DE2226949A1 - Steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine, insbesondere zur verwendung bei einem kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Description

R. 895
23.5.1972 Sk/Kb

Anlage zur
Patent an meldung

ROBERT BOSCH Gi-SH, 7 Stuttgart 1

Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung bsi einen Xraftstoffsinspritsavoterri

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Vervendunj; bei einen Kraftstoffeinspritssysfcem mit einem in Ansaugrohr angeordneten Luftdurehfatzmesser und üiit einer Reclienschalturif·, die zur Steuerung '-xenipstens eines Einst-ritzventils in Abhänrifrke.it voir. Luftdurchsatz vorgesehen ist.

-2-

303851/0046

BAD

Robei't Bog ch GmbH R. 895 Sic/Kb

Stuttgart

Bei eine it¹, bekonnten derartigen Krafts tof feinspritzsysten vi erde η i'n der Rechenschaltung. Gleichspannun^ssignale gebildet,, die proportional sum Luftdurchsatz und zur Kurbelvrellendrchzap }. sin;i. Di^se Signale werden als Analogsignale in Gleichsparinungsverst'irkers tufen v.^reiterverarbeitet. Solche als Analogrechner dienend·? Gleichsparmunnsverst'trkerstufen rcüssen sehr genau abgeglichen werden und bereiten erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Lang^eitstabilität. Weiterhin sind Analogrechenschaltunren sehr ermfindlich.gegenüber Störimrulsen, die auf Kraftfahrzeugen, z.B. durch die Zündanlage oder durch die Fahrtrichtungsanzeiger, erzeugt werden.

Der IT-rfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das einpangs genannte r'raftstoffeinsOri tzsysten 30 zu verbessern, da^D. keine Ab r;le:ich arbeite η erforderlich sind und daß- gleichzeitig die r-mpfinolichkeit gerenüber Störi.'roulsen v/esentlich herabgesetzt v.'ird. Diese Aufgabe vird gen:"!Ί der Zrfinduhg dadurch gelöst, daß der Luftdurchsatzr.esser einen Oszillator steuert, dessen Ausranrsfrequenz von Luftdurchsatz abh'"^:n~t und da·.^ die Rechenschaltung als digitale Inkrementrecnenschalturi^ ausgebildet ist, die v.'enifTotens einen einrangsseitigen Prequenz-Zahlen-'''andler und -.-rerr "stens einen als Speicher für Kennlinienfeldoi' der Brennkraftmaschine dienenden Interpolator enthält. Die digitale Inkrorentreehenschaltung verarbeitet verschiedene Eingangs frequencep. bzv;, Binärzahlen. Bei d^cn Frequenz-Zahlern sind keine Abgleicharbeiten erforderlich. StÖriroulse können allenfalls ganz geringfügige Feh Iz/Γη lunge η veranlassen. V.'enn die :iingnngsfrequenzen genügend hoch sind, dann ist der durch StOr-Im]Ou¹Se naxir.al erzeugbare Fehler vemachl'issigbar klein.

Digitale Inkr:r.-j;ntrechenschaltun^Mi sind in der englischsprachigen Literatur als "digital differential analyzer" (DDA) bekannt. Die Bezeichnung Inkreinentrschenschaltung v;ird gev.'ählt^ v:eil - ähnlich wie bei einer Analogr-sch-

309851/OQ4S

BAD ORIGINAL

Robert Bosch GmbH R. 895 sk/Kb

Stuttgart

ner - der einmal gerechnete Funktionswert in einem Zähler gespeichert wird und im nachfolgenden Zeitintervall ledi-glich die Änderung oder das Inkrement der Funktion zum gespeicherten Funktionswert addiert wird. Die Inkrementrechenschaltung arbeitet deshalb in großen wie ein Analogrechner und erzielt trotzdem, in kleinen die gleiche Genauigkeit wie eine digitale Rechenschaltung, v/eil der gerechnete Funktionswert in Form einer Binärzahl mit mehreren Stellen vorliegt. Die Genauigkeit läß-t sich steigern, indem man die Stellenzahl der Binärzahlen erhöht. Die Stellenzahl wird allerdings durch die erforderliche Rechengeschwindigkeit begrenzt.

Einer digitalen Inkrerr.antre chens chaltung kann man digitale Informationen in Form von Binärzahlen oder von Frequenzen zuführen. Als wesentliche Baugruppen enthalt jede Inkrementrechenschaltung Multiplizierer, die je eine Binärzahl mit einer Frequenz multiplizieren. Deshalb muS man einer gewissen Zahl von Eingängen der Inkrementrechenschaltung Frequenz-Zahlen-V'andler nachschalten. Bei einer Bronnkraftma.-schine kann man exoerimentell die Funktionen oder Kennlinien ermitteln, nach denen die eingespritzte Kraftstoffmenge oder der Zündzeitpunkt von Betriebspararretern, wie z. B. der Drehzahl oder dem Luftdurchsatz abhängen müssen, um eine optimale Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erzielen.

Diese Funktionen sollen von der Rechenschaltung nachgebildet werden und müssen deshalb dort gespeichert sein. Bei der digitalen Inkrementrechenschaltung dienen als Speicher für die als Kennlinienfolder bezeichneten Funktionssus'ammenhHnge Internο1atoreη, die eine Eingangs frequenz in eine nichtlinear v^ri der Eingangs freno.onz abhängige Ausgangs frequenz unvranOr"!n. Damit Insaen sich die experimentell ernrit-

-"- 309851/OOAS

iÄD

-H-Robert Bosch GmbH Π. 895 Sk/Kb

telten Punktionen oder Kennlinienfelder an jede beliebige Brennkraftmaschine anpassen.

Digitale Inkrementrechenschaltungen lassen sich bei Brennkraftmaschinen ni cht nur zur Ansteuerung, des Kraftstoffeinspritzsystens, sondern ebenso für die Einstellung des Zündzeitpunktes j zur Bestimmun ρ der Öffnungswinkel, der Einlaß- und Auslaßventile und zur Steuerung des Getriebes verwenden. Für die Einlaß- und Auslaßventile muß dann gegebenenfalls eine elektrohydraulisch^ Steuervorrichtung vorgesehen sein. Da die Getriebesteuerung, die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung sowie der Einlaß- und Auslaiventile und die Verstellung des Zündzeitpunktes von den glei chen Setriebsparairetern der Brennkraftmaschine abhängig sind, läßt sich die gleiche Inkrerr.entrechenschaltung auch mehrfach für verschiedene Steuer systeme ausnützen.

Man unterscheidet zwei verschiedene Arten von Kraftstoffeinspritzsystemen: Bei der ersten Art v:erden die Einspritz;-ventile intermittierend betätigt und bei jedem Hub des zugehörigen Zylinders der Brennkraftmaschine für eine bestimmte EinsOritzzeit Tl geöffnet. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist wenigstens näherungsweise proportional zur Einspritzzeit Tl, da die Ventile -.Ehrend der Zeit Tl vollständig geöffnet sind. Bei der zweiten Art sind die Einspritzventil kontinuierlich geöffnet. Der Öffnungsquerschnitt und damit die pro Zeiteinheit in das Ansaugrohr eingespritzte Kraftstoffmenge ist proOortional zu einer. Steuerstrom, der den Magnetwicklungen der Einspritzventile zugeführt wird.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung wird dadurch besonders gut an die erste Art von Kraftstoffeinspritzsysteir.en angenaßt, das zur Araftstoffzurressung intermittierend arbeitende Einspritzventile vorgesehen sind und daß zur Steuerung der Sinspritzveritile ein Frequenz-Zeit-Wandler vorgesehen ist, dem die Aus gangs frequenz wenigstens eines Interpolators zuführbar ist. Dor ■■"requenz-Zcit-VJarviler dient dazu, dio Ausgang?frequenz ü^s Internnlators in eine dazu proportioruile Einspritn-'t TL u^uv^n^ln. ~5~ 309851/OOAS

BAD

-5-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

An die zweite Art von KraftstoffexnsDrxtzsystemen läßt sich die Steuereinrichtung dadurch anpassen, daß zur Kraftstoffζurnessung kontinuierlich arbeitende Einspritzventile vorgesehen ,sind und daß den elektrischen Eingängen der Einspritzventile die Ausgangsfrequenz wenigstens eines Interpolators zuführbar ist. Wenn man dafür Sorge trägt, daß die Ausgangsfrequenz des Interpolators Impulse' konstanter Länge enthält, dann ist die mittlere, den Einspritzventilen zugeführte Stromstärke proportional zu dieser Ausgangsfrequenz des Interpolators. Zur Mittelwertbildung dient dabei die Induktivität der zur Ansteuerung eines Einspritz ventile dienenden Magnetwicklung.

Wenn die Inkrernentrechenschaltung zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems verwendet wird, dann sollte sie auch eine sogenannte Warmlaufanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ermöglichen, da eine Brennkraftmaschine im kalten Zustand ein fetteres Genisch benötigt. Das Gemisch kann während des Warmlaufens angereichert werden., wenn in weiterer Ausgestaltung der' Erfindung mit dem Motorblock der Brennkraftmaschine.ein Temperaturfühler in thermischem Kontakt steht, wenn der elektrische Ausgang des Temperaturfühlers an den Eingang eines Spannungs-Frequenz-Wandlers angeschlossen ist, wenn der Ausgang des Oszillators mit einem ersten Frequenz-Zahlen-Wandler und der Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers mit einem zweiten Frequenz-Zahlen-Wandler verbunden ist.

Mehrere nichtlineare Kennlinienfelder der Brennkraftmaschine lassen sich in v/eiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch überlagern, daß jedem der Frequenz-Zahlen-Wandler ein Interpolator nachgeschaltet ist.

Der im Ansaugrohr eingebaute Luftdurchsatzmesser mißt eine Luftmenge, die pro Zeiteinheit durch das Ansaugrohr strömt.

-6-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

Bei kontinuierlich arbeitenden Einspritzventilen wird ebenfalls eine bestimmte Kraftstoffr.enjrs pro Zeiteinheit in das Ansaugrohr eingespritzt. Hs ist deshalb keine besondere Korrekturschaltung mehr erforderlich, und man kann die Aus gangs frequenzen der Interpolatoren direkt den Magnetwicklungen ^^er ventile zuführen. Dagegen ist bei der ersten Art von Kraftstoffeinsnritzsystemen, die intermittierend arbeitende Einspritzventile enthalten, noch eine Korrekturschaltung erforderlich, welche die Drehzahl der Brennkraftmaschine berücksichtigt.

Bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine sind die öf~ nungszeiten der Einlaßventile kleiner, so daß die Brennkraftmaschine bei gleichem gemessenen: Luftdurchsatz pro Zeiteinheit eine kleinere Luftmenge pro Hub ansaugt. Für eine genaue Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffnenge muß deshalb auch noch die Drehzahl der Brennkraftmaschine berücksichtig werden. Dies wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht, daß der zweite Interpolator und der Impuls-Drehzahlgeber an zwei Eingänge eines Dividierers angeschlossen sind, daß die AusgMnre des ersten Interpolators und des Dividierers mit zwei Eingängen eines ersten Multiplizierers verbunden sind und daß der Ausgang des ersten MuI ti d Ii ziere rs am Eingang des Frequenz-Zeit-V/andlers liegt, dessen Ausgang zur Ansteuerung der Einspritzventile vorgesehen ist.

Der Frequenz-Zeit-VJandler setzt dabei die Aus gangs frequenz der Rechenschaltung in eine dazu proportionale Kinspritzzeit um.

Die bisher beschriebenen Merkmale der erfindungsgenrißen Steuereinrichtung ermöglichen gleichzeitig eine gute Entgiftung der Abgase, v/eil die erwähnte Nachbildung der Kennlinienfelder dor Brennkraftmaschine au einer optimalen Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Genisches führt. Die 2ncgif~ tung der Abgase läßt si cn noch v/eiter verbessern, wenn in weiterer Ausgestaltung dar Erfindung in einer Abgas-Samme1-

-7- 309851/0045

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb · 2226949

Stuttgart

leitung der Brennkraftmaschine ein Säuerstoff-Meßfühler angeordnet ist, dessen Ausgang über einen Spannungs-Frequenz-Wandler mit einem weiteren Eingang der Rechenschaltung verbunden ist. Der Sauerstoff-Meßfühler stellt fest, wie genau die Berechnung des oDtimalen Kraftstoff-Luft-Gemisches tatsächlich vorgenommen worden ist.

Die von der Rechenschaltung in Abhängigkeit von den Betriebs-Parametern der Brennkraftmaschine berechnete Einspritzzeit kann in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Säuerstoff-Meßfühlers dann noch besonders genau korrigiert werden, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung für die Luftzahl des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Genisches ein Regelkreis mit einem zum Sollwert-Istwert-Vergleich dienenden Subtrahierer vorgesehen ist und wenn an einen ersten Eingang des Subtrahierers der Spannungs-Frequenz-Wandler sowie an den zweiten Eingang des Subtrahierers ein Sollwertgeber angeschlossen ist.

Durch die beschriebene Schaltungsanordnung- wird die Rechenschaltung sum Bestandteil des Regelkreises, der die Einspritzzeit -jeweils auf die gemessene tatsächliche Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches nachführt.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung als Regelkreis bringt den v/eiteren Vorteil mit sich, daß die Recherigenauigkeit nicht so weit getrieben werden muß. Ein kleiner Fehler in der berechneten Hinspritzzeit wird nämlich vom Regelkreis sofort korrigiert. Der gesamte Schaltungsaufwand ist deshalb bei der Ausführungform mit Regelkreis nur unwesentlich größer als bei der Ausfübrungs form, die lediglich eine Steuerkette enthält.

V.'sitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen'sind den Untorrrnnrirüchsn zu entnehnen. Sie ','erden nachstehend anhand von f'.inf ί η der Zeichnung drrgestPllten Ausführung:? - }>ni r.n i o'J r-Ti r:'^::ior b'-n e'-irieben und erJ'"u.i'.ert.

309851/0045 -8-

BAD ORIGINAL

-8-Robert Bosch GmbH R, 895 Sk/Kb

Stuttgart 9 9 9PQ/Q

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraft-

i maschine mit verschiedenen Meßwandlern,

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines Sauerstoff-Meßfühlers ,

Fig. 2b ein Diagramm der Λusgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 3a ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. Ha einen Schaltplan eines Serien-Multiplizierers, Fig. .4b Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise

des Serien-Multiplizierers nach 'Fig. ha., Fig. 5a ein Blockschaltbild eines Frequenz-Zahlen-Wandlers und eines Interpolators,

Fig. 5b Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise und 5c der Schaltung nach Fig. 5a, Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Dividierers und mehrerer Multiplizierer,

Fig. 7 einen Schaltnlan eines Frequenz-Zeit-Wandlers, Fig. 8a bis 8c Blockschaltbilder von weiteren Ausführungsbeispielen, (drittes bis fünftes Ausführungsbeispiel),

Fig. 9a einen Schaltnlan eines Frequenz-Zahlen-Wandlers , Fig. 9b Impulsdiagramme zur Erläuterung von Fig. 9a, Fig. 9c einen abgeänderten Schaltplan des Frequenz-Zahlenwandlers nach Fig. 9a,

Fig. 10 einen Schaltplan eines zentralen Teilerzählers, Fig. 11a einen Schaltplan eines Untertakterzeugers, Fig. 11b Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise

des Untertakterseugers nach Fig. 11a, Fig. 12a einen Schaltnlan eines Intervalldekodierers, Fig. 12b eine Tabelle zur Erläuterung der Schalt-funktionen

des Intervalldekodierers nach Fig. 12a, Fig. 13 einen Schaltnlan eines Teiler"P.tters, Fig. l4a einen Schaltnlan eines Dividxerers,

309851/0045

-9-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Fig. IiJb Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dividierers nach Fig. 14a,

Fig. 15 einen Schaltplan eines Dekodierers für den Drosselklappenwinkel,

Fig. l6a einen Schaltplan eines Spannungs-Frequenz-Waiiü.ers und

Fig. l6b Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Spannungs-Frequenz-Wandlers nach Fig„ löa.

In Fifr. 1 ist mit 20 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über ein Luftfilter 21 und ein Ansaugrohr 22 Verbrennungsluft ansaugt. Im Ansaugrohr 22 ist eine Drosselklappe 23 angeordnet, die mit Hilfe eines Gaspedap.es 24 betätigbar ist. Dies ist mit einer gestrichelten Linie 45 angedeutet.

Das Ansaugrohr 22 v/eist zwischen dem Luftfilter 21 und der Drosselklappe 23 eine Erweiterung 24a auf, in der eine Stauscheibe 25 beweglich gelagert ist. Mit der Stauscheibe 25 ist ein Eisenkern 26 mechanisch verbunden. Dieser taucht in eine Spule 27 ein, die Bestandteil eines nicht weiter dargestellten Schwingkreises ist. Der Schwingkreis bildet das Resonanzglied eines LC-OsziHators 28.

In die Verzweigungen des Ansaugrohres 22 kann mit Hilfe von Einspritzventilen 29,30 unmittelbar vor den nicht dargestellten Einlaßventilen Kraftstoff eingespritzt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine nur zwei Einspritzventile 29,30 dargestellt. Den beiden übrigen Zylindern sind ebenfalls Einspritzventil zugeordnet. Die Einspritzventile 29,30 v/erden aus einer Kraftstoffleitung 31 mit Kraftstoff versorgt und durch Magnetwicklungen 32,33 elektromagnetisch betätigt. Die beiden Magnetwicklungen 32,33 sind mit einer Klemme 34 verbunden, die an den Ausgang der Rechenschaltung angeschlossen ist.

Mit den nicht dargestellten Auslaßventilen der Brennkraftraaschine

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb 222694

Stuttgart

20 sind einseine AbGasleitungen verbunden, die sich zu einer Ab gas - S arrmel leitung 35 vereinigen. In der Ab gas-Sammelleitung 35 ist ein Sauerstoff-Meßfühler 36 angebracht, dessen Aufbau weiter unten anhand von Piß. 2a erläutert wird. Der elektrische Ausgang des Sauerstoff-Meßfühlers 36 steht in Verbindung mit einem Spannungs-Frequenz-Wandler 37.

Mit dem Motorblock der Brennkraftmaschine 20 steht ein Tempern ...·■>fühler 38 in thermischem Kontakt. Der Eingang eines Spannungs-Frequenz-V.'andlers 39 ist an den elektrischen Ausgang des Temperaturfühlers 33 angeschlossen.

Die Kurbelvielle ^O der Brennkraftmaschine 20 treibt einen Impuls-Drehzahlgeber ¹Il an. Dieser enthält ein Zahnrad k2, das sich synchron zur Xurbelwellendrehzahl dreht. Das Zahnrad H2 weist ferromagnetische Zähne auf, die bei einer Drehung des Zahnrades 42 zwischen den Schenkeln eines ferronagnetischen Joches 43 durchlaufen. Auf das Joch hj> ist eine Spule kh gewickelt.

Die Drosselklappe 23 betätigt - wie es mit einer unterbrochenen Linie ^5 angedeutet ist - zv/ei Schalter 46,^7, von denen der erste bei Leerlauf und der zweite bei Vollast geschlossen ist. Die Ausgange der beiden Schalter k6 _ykj sind mit Eingängen eines Dekodierers '48 verbunden, dessen Ausgang mit g5 bezeichnet ist.

Beim Betrieb der Brennkraftma=⁵chine wird die Stauscheibe 25, die als Luftdurchsatzmesser dient, umso stärker von ihrem linken Anschlag weg ausgelenkt, je größer der Luftdurchsatz, d.h. die pro Zeiteinheit geförderte Luftmasse ist. Mit zunehmendem Luftdurchsatz wird deshalb die Induktivität der Spule 27 immer kleiner und die mit fl bezeichnete Ausgangs frequenz des LC-03zillators 28 immer größer. Uichtlinearitäten des Frequenzganges können dabei durch die Formgebung des Eisenkernes 26 ausgeglichen werden.

-11-

309851/0045

Robert Bosch GmbH Stuttgart

R. 895 Sk/Kb

Der Dekodierer 48 gibt während des Betriebes der Brennkraftmaschine 20 an seinem Ausgang eine mit g5 bezeichnete Binärzahl ab, deren Zahlenwert von der Drosselklappenstellung abhängt.

Der Impuls-Drehzahlgeber 4l gibt an seinem Ausgang Wechselspannungsimpulse ab, deren Frequenz mit f3 bezeichnet ist. Bei einer Drehung des Zahnrades 42 ändert sich der magnetische Widerstand des aus Joch 43 und Zahnrad 42 gebildeten magnetischen Kreises periodisch. Dadurch werden in der Spule 44 Wechselspannungsimtmlse induziert, deren Frequenz proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle 40 ist.

Die beiden Spannungs-Frequenz-Wandler 37*39 geben während des Betriebes der Brennkraftmaschine an ihren Ausgängen Frequenzen ab, die mit f6 bzw. f2 bezeichnet sind. Aufbau und Funktionsweise der Spannungs-Frequenz-Wandler sind vreiter unten anhand der Fig. l6a und 16b erläutert.

In Fig. 2a ist der Aufbau des Sauerstoff-Meßfühlers 36 schematisch dargestellt. Der Meßfühler besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 49, das aus einem Festelektrolyten gesintert ist. Der Festelektrolyt 49 ist beiderseits mit mikroporösen Platinschichten 50 bedampft. Die beiden Platinschichten 50 sind mit Kontakten versehen, welche zu elektrischen Anschlußklemmen 51,52 geführt sind. Das Festelektrolyt-Röhrchen 49 wird durch eine Fassung 53 in der Wand der Abgas-Sammelleitung 35 gehalten. Die Fassung 53 weist eine Bohrung 54 auf, durch welche Außenluft in den Innenraum des Röhrchens 49 eindringen kann. Die Außenfläche des Röhrchens 49 wird vom Abgas umströmt.

Der Festelektrolyt ist bei höheren Temperaturen, wie s'ie im Abgasstroin vorherrschen, sauerstoffiopenleitend. Als 'Festelektrolyt kann z.B. Zirkondioxi d verwendet werde'n. Wenn der Sauerstoffpartialdruck des Abgases vom Sauerstcffpartialdruck

309851/0045

— XC. *~

-12-Robert Bosch GmbH · ^ ^₉₅

Stuttgart 222694

der Außenluft abweicht, dann tritt zwischen den beiden Anschlußklemmen 51,52 eine Potentialdifferenz U auf, deren Verlauf über der Luftzahl 1 durch eine Kurve 55 in Fig. 2b wiedergegeben wird. Diese Potentialdifferenz hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoff-Partialdrücke zu beiden Seiten des Festelektrolyten '19 ab. Deshalb ändert sich die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers in der Umgebung der Luftzahl 1 = 1,0 Sprungartiρ,. Die Luftzahl 1 ist dabei als das Verhältnis von Luftmasse zu Kraftstoffmasse definiert und nimmt bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch den Wert 1,0 an.

In Fig. 3a ist das erste Ausführungsbeispiel einer digitalen Inkrementrechenschaltung dargestellt, das zur Ansteuerung von intermittierend arbeitenden Einspritzventilen dient. Die Ausgangsklemme 3*1 dieser Rechenschaltung ist identisch mit der zur Ansteuerung der Einspritzventile 30,29 dienenden Klemme 3^ nach Fig. 1. Einer ersten Eingangsklemme 56 wird die Aus gangs frequenz fl des LC-Oszillators 28 zugeführt.

An die erste Eingangsklemme 56 ist eine Reihenschaltung aus einem ersten Frequenz-Zahlen-Wandler 57 und einem ersten Interpolator 58 angeschlossen. Einer zweiten Eingangsklemme

59 der Rechenschaltung nach Fig. 3a wird die Ausgangs frequenz f2 des Spannungs-Frequenz-Wandlers 39 (Motortenneratur) zugeführt. An die zweite Eingangsklemme 59 schließen sich in Reihenschaltung ein zweiter'Frequenz-Zahlen-Vandler

60 und ein zweiter Interpolator 6l an. Die Ausgangsfrequenzen der beiden Interpolatoren 58,61 sind mit fll bzw. f21 bezeichnet. Eine dritte Eingangsklemme 62 der Rechenschaltung nach Fig. sowie der Ausgang des zweiten Interpolators 6l sind mit zwei Eingängen eines Dividierers 63 verbunden. Der -dritten Eingangsklemme 62 wird dabei die Ausgangsfrequenz f3 des Impuls-Drehzahlgebers 4l zugeführt. Die Frequenz f21 wird dem Dividierer 63 als Dividend und die Frequenz f3 als Divisor zugeführt. Die Ausgänge des ersten Interoolators 58 und des Dividierers 63

309851/0045

-13-

Robert Bosch GmbH - R, 895 Sk/Kb

Stuttgart

liegen an -.zwei Multipliziereingängen eines ersten Multip'lizierers 64, dem ein zweiter Multiplizierer 65 nachgeschaltet ist. Am zweiten Multipliziereingang des zweiten Multiolizierers 65 liegt der mit g5 bezeichnete Ausgang des Dekodiere rs 4 8 "(Drosselklappenwinkel) . '

Als weitere Korrekturgröße wird in der Rechenschaltung die Spannung des Bordnetzes berücksichtigt. Eine vierte Eingangsklemme 66 der Rechenschaltung nach Fig. 3a ist zu diesem Zweck mit dem Pluspol der nicht dargestellten Fahrzeugbatterie verbunden. An die vierte Eingangsklemine 60 schließt sich ein Spannungs-Frequenz-Wandler 67 an, der eine Ausgangs frequenz f4 abgibt. Der Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers 67 ist mit dem Eingang eines Frequenzumsetzers 68 verbunden; dessen Ausgangsfrequenz ist mit f4l bezeichnet.

Ein Summierer 69 ist einem Frequenz-Zeit-Wandler 70 vorgeschaltet, dessen Ausgangsklemme 34 die Einspritzventile 29,30 ansteuert. Mit den beiden Eingängen des Summierers 69 sind die Ausgange des zweiten Multiplizierers 65 und des Frequenz-Umsetzers 68 verbunden.

In der folgenden Beschreibung wird der Begriff "Frequenz¹¹ in einem verallgemeinerten Sinne gebraucht. In diesem verallgemeinerten Sinne wird die mittlere Impulshäufigkeit pro Zeiteinheit als Frequenz bezeichnet. Die Ausgangsimpulse der Interpolatoren und Multiplizierer folgen nämlich nicht periodisch aufeinander, sondern sind im allgemeinen Fall ungleichförmig verteilt. Man kann den Begriff Frequenz trotzdem verwenden, da bei konstanten Eingangssignalen auch die mittlere Impulshäufigkeit pro Zeiteinheit konstant bleibt. Ein Beispiel für eine derartige allgemeine Impulsfrequenz wird weiter unten anhand der Fig. 4 erläutert. .

Die Rechenschaltung nach Fig. 3a erzeugt an ihrem Ausgang Ansteuerimpulse mit einer Impulsdauer Tl zur Ansteuerung der

309851/0045 „*

Robert Bosch GmbH - R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

intermittierend arbeitenden Einspritzventile, Die Impulsdauer Tl ist dabei nMherungsweise proportional zur eingespritzten , ,. , Kraftstoffmenge. Die eingespritzte Kraftstoffmenge muß proportional zur angesaugten Luftmenge sein. Da der Luftdurchsatzmesser mit der Stauscheibe 25 eine Luftmenge pro Zeiteinheit -,, mißt, muß auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine von der Rechenschaltung berücksichtigt werden. Wenn die angesaugte Luftmenge pro -Zeiteinheit konstant gehalten wird, dann saugt ein einzelner Zylinder bei höherer Drehzahl pro Hub eine kleinere Luftmenge an als bei niedriger Drehzahl, weil das Einlaßventil jeweils für einen bestimmten Kurbelwellenwinkel offengehalten wird. Deshalb muß bei konstantgehaltener · Luftmenge pro Zeiteinheit die Dauer Tl des Einspritzimpulses mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner werden. Die Rechenschaltung hat die Aufgabe, den Quotienten fl/f3 zu ermitteln.

Weiterhin ist die Temperatur des Motorblockes zu berücksichtigen, weil .die Brennkraftmaschine während des Vlarmlaufes mit einem fetteren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben werden-muß. Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a wird die vom Temperaturfühler 38 und dem Spannungs-Frequenz-Wandler 39 abgegebene Frequenz f2 multiplekativ mit der Frequenz fl verknüpft. Da mit steigender Kotortemneratur die Dauer Tl des Einstiritzimpulses abnehmen soll, muß auch die Eingangsfrequenz f2 mit steigender . Temperatur kleiner werden. Dies ist leicht zu erreichen, wenn man als Temperaturfühler 38 einen MTC-V^!iderstand verwendet und diesen einem Spannunrs-Frequenz-Wandler nach Fig. loa vorschaltet.

Der Zusammenhang zwischen der angesaugten Luftmenge und der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist im allgemeinen Fall nicht linear. Die Aus gangs frequenz fl des Luftdurchsatzes sers 25,28 .muß daher im ersten Interpolator 58 in eine Frequenz fll umgesetzt werden, die nichtlinear von der Eingangs frequenz fl abhängt. Die Kennlinie des Interpolators 58 muß dabei möglichst genau an die gemessene Kennlinie der verwendeten Brennkraft maschine angepaßt werden. Ebenso hat jede Brennkraftmaschine

309851/0045 -15-

-15-Robert Bosch GmbH · R. 895 Sk/Kb > .

ihre charakteristische Kennlinie für die Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während des Warmlaufes. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur des Motorblockes und der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist im allgemeinen nichtlinear. Zur Nachbildung dieser Warmlauf-Kennlinie dient der zweite Interpolator 61.

Im Dividierer 63 wird der Quotient aus den Frequenzen f21 (nichtlinear abhängig von der Motortemperatur) und f3 (drehzahlproportional) gebildet. Dieser Quotient wird im ersten Multiplizierer 64 mit der Auspangsfrequenz fll des ersten Interpolators 58 (nichtlinear abhängig vom Luftdurchsatz) multipliziert. Als v/eitere Korrekturgröße wird dem zweiten Multiplizierer 65 eine BinMrzahl zugeführt, die von der Dr'osselklappenstellung abhängig ist. Der Grund dafür besteht darin, daß die Brennkraftmaschine nur im Teillastbereich mit einem verhältnismäßig mageren Gemisch (Luftzahl 1 = 1,0) betrieben werden kann. Im Leerlauf- und im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine muß ein fetteres Gemisch verwendet werden.

Der zweite Multiplizierer 65 gibt also an seinem Ausgang eine Impulsfrequenz ab. in welcher der Luftdurchsatz, die Temperatur der Brennkraftmaschine, die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Stellung der Drosselklappe schon berücksichtigt sind. Man könnte nun im Prinzip diese Aus gangs frequenz direkt dem Frequenz-Zeit-Uandler 70 zuführen. Der Frequenz-Zeit-Wandler gibt an seinem Ausgang Impulse ab, deren Dauer Tl proportional zur Eingangsfrequenz ist. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, auch noch die elektrische Spannung des Bordnetzes zu berücksichtigen, da die Einspritzventile bei niedriger Versorgungsspannung langsamer geöffnet werden. Zur Berücksichtigung der Bordspannung ist der Spannungs-Frequenz-Wandler 67 vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz proportional zur Bordspanmmg ist.

Der Frequenz-Urtisetzer 68 ist nach Fig. 6 als vereinfachter

-16-

309851/0045

Robert Bosch GmbH R. 695 Sk/hb

Stuttgart

Dividierer aufgebaut und gibt an seinem Ausgang eine Frequenz f4l ab, die umgekehrt proportional zur Spannung des Bordnetzes ist. Die Einspritzzeit Tl wird also bei höherer Bordspannung kleiner.

Die Ausgangs frequenz f^l des Frequenz-Umsetzers 68 wird im Summierer 69 additiv mit der Ausgangsfrequenz des zweiten MultiOlizierers 65 verknüpft. Eine weitere Multiplikation ist nicht erforderlich, v/eil der Einfluß der Spannung des Bordnetzes auf die Einspritzzeit Tl maximal 10 % beträgt. Damit werden fünf Eingangsgrößen, nämlich die Frequenzen fl bis f4 und eine Binärzahl g5 bei der Berechnung der Einspritzzeit Tl berücksichtigt.

In Fig. 3b ist das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt, das zur Ansteuerung von kontinuierlich arbeitenden Einspritzventilen dient. Das zweite Ausführungsbeispiel enthalt im wesentlichen die gleichen Baugruppen wie das erste Ausführungsbeispiel. Es fällt lediglich der Dividierer 63 weg, so daß der zweite Interpolator 6l mit seinem Ausgang direkt an einen Eingang des ersten Multiplizierers Gk angeschlossen ist. Ebenso fällt der Frequenz-Zeit-VJandler 70 weg. Im übrigen stimmt die Schaltung nach Fig. 3b mit der Schaltung des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 3a überein. Es sind auch die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Der Dividierer 63 kann beim zweiten Ausführungsbeispiel entfallen, v/eil einerseits der Luftdurchsatziresser 25, 28 feststellt, welche Luftmenge pro Zeiteinheit durch das Ansaugrohr 22 strömt, und weil andererseits die kontinuierlich arbeitenden Einspritzventile 29, 30 pro Zeiteinheit eine bestimmte Xraftstoffrcenge in das Ansaugrohr einspritzen." Da sowohl die Luftmenge als auch, die "Kraftstoffmengo pro Zeiteinheit gemessen bzw. zugemessen werden, kann eine Drehzahlkorrektur bei den kontinuierlich arbeitenden Einspritzventilen entfallen. Die υ iTnungs dauernder",.Kinlnß-

309851/0045

-17-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

2226349·

ventile der einzelnen Zylinder spielt keine Rolle mehr.

Derartige kontinuierlich arbeitende Einspritzventile sind bekannt. Zu ihrer Betätigung sind Magnetwicklungen 32^,3.3 vorgesehen, die je nach der zugrführten Stromstärke einen mehr oder weniger großen Querschnitt für das Durchströmen des Kraftstoffes freigegeben. Der Steuerstrom wird den Magnetwicklungen 32, 33 in Form von Impulsen zugeführt, deren Länge z.B. gleich der Impulsdauer der Untertaktfrequenz · fO5 ist (s. Fig. 11). Die Impulse weisen also eine konstante Impulsdauer auf, so daß die mittlere Stromstärke in den Magnetwicklungen 32, 33 proportional zur Impulsfolgefrequenz f7 an Ausgang des Addierers 69-ist. Außerdem hängt die mittlere Stromstärke in den Magnetwicklungen 32, 33 noch von der Spannung des Bordnetzes ab, da diese die Impulshöhe beeinflußt. Deshalb ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b eine additive Spannungskorrektur mit der Frequenz fJJl vorgesehen. Auch hier muß die Frequenz f41 mit steigender Bordspannung abnehmen. · · .

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b kann die Ausgangsfrequonz f7 dos Summierers 69 direkt den Magnetwicklungen 32, 33 der Einspritzventile zugeführt werden. Außer dem Dividierer 63 ;\^Tird deshalb auch noch der Frequenz-Zeit-Wandler 70 eingespart. Die elektronische Schaltungsanordnung ist also beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b wesentlich einfacher aufgebaut als beim ersten Ausführungsbeispiel. Dagegen ist der mechanische Aufwand bei den kontinuierlich arbeitenden Einspritaventilen großer als bei intermittierend arbeitenden Einspritzventilen, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel Verwendung finden. Ein Ventil, dessen Öffnungsquerschnitt proportional zur Steuer-Stromstärke ist, kann nicht so einfach realisiert werden, wie ein intermittierend arbeitendes Ventil, das entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet ist. Der

309851/0045 _,«_

Robert Bosch Cmbli R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

2 2 26 ^9

Gesamtaufwand ist deshalb bei beiden Ausführungsbeispielen'^{v :} ·****' nach Piß. 3a und Fig. 3b ungefähr gleich groS.

Im folgenden Text v/erden anhand der Fig. 4 bis ΐβ die einzelnen Baugruben der Rechenschaltung nach Fig. 3 näher beschrieben. Um diese Beschreibung zu vereinfachen, wird jedoch zunächst noch die Funktionsweise eines einfachen digitalen ' -"'~

Serienmultiplizierers anhand der Fig, ^a und Ab erläutert.

Der Serienmultiplizierer nach Fig. ¹Ia besteht aus einem Teiler- _Λ zähler 71 und einem Teilergätter 72. Der Teilerzähler 71 ist als 3bit-Zähler mit drei JK-Flipflops 73,74,75 ausgebildet. Die Takteing^nge der JK-FlipflODS sind mit einer Klemme JS verbunden, der eine Taktfrequenz fO zugeführt wird. Die Eingänge J,K des ersten JK-Flipflot>s 73 liegen an einer Klemme 77-Die Eingänge J,K des zweiten JK-Flioflops 74 sind mit einem ersten Ausgang Ql des ersten Flipflops 73 verbunden. Die Eingänge J,K des dritten Flipflops 75 sind an den Ausgang eines UIID-Gatters 78 angeschlossen, dessen beide Eingänge mit den Ausgängen Ql des ersten und des zweiten JK-Flipflops 73,7^ verbunden sind.

In den folgenden Absätzen werden die in der Digitaltechnik gebräuchlichen Begriffe L-Signal und 0-3ignal benützt. Ein L-Signal liegt vor, wenn ein Punkt auf Pluspotential liegt ₃ während ein Punkt ein O-Sirnal abgibt, wenn er auf Massepotential liegt. Die Ausgänge Ql und Q2 der JK-Flipflops sind zueinander komplementär. D₁^ bedeutet, daß der Ausgang Q2 ein O-Signal abgibt, wenn der Ausgang Ql ein L-Signal abgibt.

Das Teilergatter 72 besitzt mehrere Frequenzeingänge mit Eingangsleitungen 79 bis 83, sowie drei Binärzahleneing^nge bis 86. Dabei ist die höchste Stelle der Binärzahl nit MSB (most signifrlcant bit) und die niedrigste Stelle mit LSB (least significant bit) bezeichnet,

-19-

309851/0045

-19-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Das Teilergatter 72 selbst besteht aus einem Dekodierteil 87, an den. die Frequenzeingänge 79 bis 83 angeschlossen sind, und aus einem Frequenzsyntheseteil 88, mit dem die Binärzahleneingänge 84 bis 86 verbunden sind. Der Dekodierteil 87 enthält drei UMD-Gatter 89,90,91. Die Eingänge des ersten UND-Gatters 89 sind mit dem Ausgang Q2 des ersten Flipflops 73 und mit dem Ausgang Qt des zweiten Flipflops 74 verbunden. Die Eingänge des zweiten UND-Gatters 90 ließen an den beiden Ausgängen Q2 der beiden Flipflops 73₅74. Schließlich sind die Eingänge des dritten UND-Gatters 91 mit dem Ausgang des zweiten UND-Gatters 90 und dem Ausgang Ql des dritten Flipflops 75 verbunden.

Der Frequenzsyntheseteil 88 enthält eingangsseitig drei UND-Gatter 92,9 3,9 4. Die Eingänge des vierten UND-Gatters sind mit dem Ausgang des dritten UND-Gatters 91 und mit dem ersten Binärzahleneingang 84 verbunden. In gleicher Weise liegen die Eingänge des fünften UND-Gatters 93 am Ausgang des ersten UND-Gatters 89 und am zweiten Binärzahleneingang 85. Die Eingänge des sechsten UND-Gatters 94 sind mit dem Ausgang Ql des ersten Flipflops 73 und mit dem dritten 'Binärzahleneingang 86 verbunden. Die Ausgänge der drei UND-Gatter 92,93,94 sind zu Eingängen eines QDER-Gatters 95 geführt. Den Ausgang des Frequenzsynthes"eteils 88 bildet ein UND-Gatter 96, dessen beide Eingänge mit der Eiηgangsklemme 76 und mit dem Ausgang des ODER-Gatters 95 verbunden sind.

Die Funktionsweise des Teilerzählers 71 ist bekannt (siehe z.B. Dokter, Steinhauer: Digitale Elektronik in der Meßtechnik und Datenverarbeitung, I969) und wird deshalb nur noch kurz anhand der Fig. 4b beschrieben. Wenn bei einem JK-FlipfloD¹ die J- und K-Eingänge miteinander verbunden sind, dann kann man zvj ei Betriebs zustände unterscheiden: Liegen die beiden Eing^ynge auf L-oignal - wie beim ersten JK-Flioflop 73 ~ dann wechseln die beiden Ausgange Ql und 02 ihr Ausgangssignal bei jeder Taktimnuls-Rückflanke. Dies ist in Fig. 4b mit den beiden Impuls zügen fO und f73 dargestellt. Liegen dagegen die beiden

309851/0045 -20

Robert Bosch GmbH ' R. 895 Sk/Kb

Stuttgart 2226949

miteinander verbundenen Eingänge J,K auf O-Signal, dann können Taktimpulse den Schaltzustand des Flipflons nicht beeinflussen. Das zweite JK-Flipflop 74 ändert deshalb beim Eintreffen eines Taktimnulses fO sein Ausgangssignal nur dann, wenn während der Dauer des Taktimpulses fO am Ausgang Ql" des ersten Flipflops 73 ein L-Signal liegt. Demzufolge wirken die drei Flipflops 73*74,75 als Frequenzuntersetzer. Die Ausgangs frequenz halbiert sich bei jedem weiteren Flipflop, wie es in Fig. 4b dargestellt ist.

Der Dekodierteil 87 des Teilergatters 72 dient nun dazu, die Ausgangsimpulse der einzelnen Flipflops 73 bis 75 so umzuformen, daß zwar die Frequenz erhalten bleibt, daß aber Impulse verschiedener Frequenz einander zeitlich nicht überlappen können. Das erste UfID-Gatter 89 gibt deshalb nur ein L-Signal ab, wenn einerseits das zweite Flipfloo 74 an seinem Ausgang Ql ein L-Signal und andererseits das erste Flipflop 73 an seinem Ausgang Ql ein 0-3ignal abgibt. Mit den Impulszügen f73,f89 und f91 sind in Fig. 4b die verschiedenen Frequenzen dargestellt, deren Impulse einander zeitlich nicht überlappen.

Der Frequenzsyntheseteil 88 des Teilergatters 72 ermöglicht es, die Eingangs taktfrequenz fO mit einem beliebigen Zahlenfaktor zu multiplizieren, der in Form einer dreistelligen Binärzahl an die Binärzahleneingänge 8*1 bis 86 angelegt werden kann. Weil die einzelnen Impulse der Frequenzen f73>f89 und f91 einander seitlich nicht überlappen, kann man diese Frequenzen einfach im QDER-Gatter 95 zueinander addieren. Hit den UND-Gattern 92,93,94 kann man auswählen, welche Frequenzen zueinander addiert werden sollen.

In Fig. 4b ist bei den Frequenzen f95 und f9o angenommen, daß an den Binärzahleneinpängen 84,85,86 die Binärzahl 101 anliegt. Demzufolge können nur das vierte U'ID-Gatter 92 und

-21-309851/0045

Robert Bosch GnibH K. 895 Sk/Kb

Stuttgart

das sechste UND-Gatter 94 L-Signale abgeben, wenn gleichzeitig auch das dritte UND-Gatter 91 bzw. das erste Flipflop ein L-Signal abgibt. Die Frequenz des Impulszuges f95 ist nun noch nicht gleich der Summe der beiden Frequenzen f73 und f91, weil sich die einzelnen Impulse der Eingangsfrequenzen des ODER-Gatters 95 lückenlos aneinander reihen. Vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 gibt das ODER-Gatter 95 einen einzigen langen Ausgangsimpuls ab, obwohl an seinen Eingängen drei Eingangsimpulse nacheinander eintreffen.

Eine tatsächliche Addition der Impulsfrequenzen f?3,f89,f91 erreicht man durch Zeitrasterung mit Hilfe des UND-Gatters 96. Das UND-Gatter 96 reduziert die Länge der Impulse der Frequenzen f73,f89 und f91 auf die Länge der Taktimpulse. fO. Am Ausgang des UND-Gatters 96 treten daher zwischen t3 und 14 .drei Ausgangsimpulse auf. Die Auspangs frequenz des UND-Gatters 96 ist demnach gleich der Summe der beiden Ausgangsfrequenzen f73 und f91.

Am Beispiel der Frequenz f9ö sieht man₅ daß die einze-lnen Impulse nicht äquidistant auftreten, sondern nach einer bestimmten Gesetznassigkeit zeitlich verteilt sind. Die mittlere Impulshäufigkeit pro Zeiteinheit ist aber konstant, wenn man nur die betrachtete Zeiteinheit genügend groß wählt. Gleichzeitig ist die Taktfrequenz fO mit einen durch die Binärzahl 1.01 vorgegebenen konstanten Faktor multipliziert worden. Der Faktor ist im betrachteten Fall gleich 1/2 +1/8 = 5/8.

Bei dem anhand der Figuren 4a und 4b beschriebenen Serienmultiplizierer macht man einen kleinen Fehler₃ wenn man eine Frequenz mit einer Binärzahl multipliziert. Dieser Fehler ist dadurch begründet, daß die dreistellige Binärzahl als Ergebnis einer Aufrundung entstanden ist. Der maximale Fehler ist also gleich der HMIfte des Wertes der letzten Binärstelle. Beim "J bit-Zähler ergibt sich dieser maximale Fehler zu 1/ΐβ = 6,25 %·

309851/0045 "²²"

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb ν

Stuttgart ' 2226948

Der 3bit-Zähler nach Pip;. 4 ist nur als einfaches Beispiel ausgewählt worden, um die Beschreibung zu vereinfachen. Bei den einzelnen, weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen werden in den meisten Fällen 8bit-Zähler verwendet, bei denen sich ein maximaler Fehler von 1/512, d.h. knapp 0,2 % ergibt. Der in Fig. 4a dargestellte Serienmultiplizierer läßt sich auch zum Multiplizieren zweier Frequenzen verwenden, wenn den Binärzahleneingängen 84 bis 86 ein Frequenz-Zahlen-V.'andler vorgeschaltet ist, wie er weiter unten anhand der Fig. 9 noch näher beschrieben wird. Auch als Zahlen-Frequenz-Wandler läßt sich ein Serienmultiplizierer verwenden, v/eil die Ausgangsfrequenz des UND-Gatters 96 proportional zu der an den Eingängen 84-86 liegenden Binärzahl ist. Da die Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine alle in Form von veränderlichen Impulsfrequenzen vorliegen, ist der beschriebene Serienmultiplizierer bei verschiedenen der anhand der Fig. 3 beschriebenen Baugruppen universell einsetzbar.

In Fig. 5a ist das Blockschaltbild des ersten Frequenz-Zahlen-Wandlers 57 und des ersten Interpolators 58 dargestellt. An der Einganp-sklemme 56 liegt die Aus gangs frequenz fl des Luftdurchsatzinessers 25,28. Diese Frequenz wird in den beiden Stufen 57,58 in die Ausgangsfrequenz fll umgewandelt, in der die Kennlinien der Brennkraftmaschine mitberücksichtigt sind. An die Eingangsklemme 56 schließt sich eine erste Zeitrasterstufe 97 an. Einem Subtrahierer 98 werden die Ausgangssignale der ersten Zeitrasterstufe 97 und eines Untersetzerzählers 99 zugeführt. An den Subtrahierer 98 schließt sich ein Schwingunrsunterdrücker 100 an, dessen beide Ausgange mit dem Zähleinganr ζ und dem Zählrichtunrseingang d eines Vorwärts-Rückwärts-ZHhlers 101. verbunden sind.

Der Binärzahlenausgan.p· gl des Vorvrärts-Rückwärts-Ziihlers liegt an Bin"rzahleneingang eines ersten Teilergatters 102.

309851/0045 ~²³~

-23-Robert Bosch GmbH " R. 895 Sk/Kb

Das erste Teilergatter 102 weist zwei Frequenzausgänge fl2 und fl3 auf, die beide mit Eingängen eines ersten Summierers 103 verbunden sind. Die Ausgangsfrequenz fl4 des ersten Summierers 103 wird über eine zweite Zeitrasterstufe 104 einem zweiten Summierer 105 zugeführt. Die Ausgangsfrequenz u.fl6 des zweiten Summierers 105 liegt am Eingang des Untersetzerzählers 99·

Dabei ist u der Untersetzungsfaktor des Untersetzerzählers 99·

Die Frequenzeingänge des ersten Teilergatters 102 sind mit Frequenzausgängen eines zentralen Teilerzählers 106 verbunden. Es ist dabei zu beachten, daß der zentrale Teilerzähler 106 bereits den gemeinsamen Dekodierteil der an ihn angeschlossenen Teilergatter enthält. Der Schaltplan des zentralen Teilerzählers 106 und des gemeinsamen Dekodierteils vrird weiter unten anhand von Fig. 10 beschrieben. Mehrere der Frequenzausgänge des zentralen Teilerzählers 106 liegen weiterhin an Eingängen eines dritten Summierers 10?, dessen Ausgangsfrequenz fl5 über eine dritte ZeitraatGr-otufe 108 dein zweiten Summierer 105 zugeführt wird.

Ein Untertakterzeuger 109, der unten anhand der Pig. Il näher beschrieben wird, wird eingangsseitig mit einer Taktfrequenz fO versorgt, die z.B. aus einem nicht dargestellten Quarzoszillator entnommen werden kann. Der Untertakterzeuger 109 gibt an seinen Ausgängen Untertaktfrequenzen fOl bis fO4 ab, die ein kleines Tastverhältnis aufweisen und deren Frequenz = 1/4 der Taktfrequenz fO ist. Diese Untertaktfrequenzen fOl bis fO4 werden den einzelnen Zeitrasterstufen zugeführt. Weiterhin gibt der Untertakterzeuger 109 eine Untertaktfrequenz fO5 ab. Die Frequenz fO5 ist gleich groß wie die der anderen Untertaktfrequenzen, aber das Tastverhältnis ist gleich 1:1. Die Untertaktfrequenz fO5 liegt am Zähleingang ζ des zentralen Teilerzählers IO6. .

Der erste InterpolatorJ>8 erhält seine Eingangssignale vom

-24-

Robert Bosch GmbH R, 895 Sk/Kb

Stuttgart

zentralen Teilerzähler IO6 und in Form der Binärzahl gl von Vorwärts-Rückwärts-Zähler 101. Die Binärzahl gl wird einem Intervalldekodierer 110 zugeführt, dessen Ausgangssignal beim AusfUhrungsbeispiel fünf 3inärzahlenzustände annehmen kann, die fünf verschiedenen Intervallen der Eingangs frequenz fl entsprechen.

Im ersten Interpolator 58 ist weiterhin ein zweites Teilergatter 111 mit den Frequenzeingängen seines Frequenzsyntheseteils an die Ausgänge des zentralen Teilerzählers 106 angeschlossen. Am Binärzahleneingang des zweiten Teilergatters 111 liegt der Ausgang gl2 eines Konstantenspeichers 112, dessen Eingang mit dem Ausgang gll des Intervalldekodierers 110 verbunden ist.

Ein Zähleingang ζ eines Teilerzählers 113 ist über eine vierte Zeitrasterstufe H¹Ja an den Frequenz aus gang fl3 des ersten Teilergatters 102 angeschlossen. Den Frequenzausgängen des Teilerzählers 113 ist ein drittes Teilergatter UM nachgeschaltet. Am Binärzahleneingang des dritten Teilergatters 11*4 liegt das Ausgangssignal g 13 eines Steigungsspeichers 1151 dessen Eingang mit dem Ausgang gll des Intervalldekodierers 110 verbunden ist. Dem zweiten Teilergatter 111 ist eine fünfte, mit der Untertaktfrequenz fO3 angesteuerte Zeitrasterstufe 112dfnachgeschaltet, während am Ausgang des dritten Teilergatters 11*4 eine sechste, mit der Untertaktfrequenz fOl angesteuerte Zeitrasterstufe 113a liegt. Die Ausgänge der beiden Zeitraster- - stufen 112u|113a sind mit zwei Eingängen eines vierten Summierers 116 verbunden. Der Ausgang des vierten Summierers II6 gibt die Frequenz fll ab.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 5a anhand der Fig. 5b und 5c erläutert. Der Subtrahierer 98 ist beim Ausführungsbeisniel als Antivalenzgatter (FXCLUSIV?: OR) ausge-' bildet. Das Antivalenzgatter 98 gibt nur dann einen Ausgangsimpuls ab, wenn an seinen beiden Eingänge verschiedene Signale

309851/0045

-25-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

anliefen.Die Ausgangsirnpulse der ersten Zeitrasterstufe 97 und des Untersetzerzählers 99 liegen beide im Zeitraster fOl. Treffen beim Antivalenzgatter 98 gleichzeitig L-Impulse von den beiden Stufen .97,99 ein_s dann gibt das Antivalenzgatter 98 keinen Impuls ab. Es unterdrückt also solche gleichzeitig auftretenden Impulse. Der" Schwingungsunterdrücker 'j U erfüllt zwei Aufgaben: Erstens steuert er den Z-ahlrichtungseingang d des Vorwärfcs-Rückwärts-Zählers 101 an. Der Zähler iOl soll die von der ersten Zeitrasterstufe 97 kommenden Impulse in Vorwärtsrichtung und die vom Untersetzerzühler 99 korkenden Impulse in Rückwärtsrichtung zählen. Zweitens darf der Schwinßunftsunterdrüeker an den Zähleingang ζ des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 nur dann einen Zählimpuls abceben₃ wenn das Antivalenzgatter 98 zwei aufeinander folgende Impulse gleicher Zählrichtung abgegeben hat« Der erste Impuls nach dem Wechsel einer Zählrichtung wird also, immer unterdrückt« Dadurch läßt .sich vermeiden., daß in eingeschwungenen Zustand des Frequenz-Zahlen-VJandlers 57 der Zählerstand des Vorwärts-RÜckwärta-Zählers 101 dauernd um eine Binärstelle hin- und herschwankt. F.egelschwing'.mgen werden damit wirkungsvoll unterdrückt.

Die Zahlerauscange des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 werden als Binärzahl gl dem ersten Teilergatter 102 aufgeführt und dort in eine zum Zählerstand gl proportionale Frequenz fl¹! umgewandelt. Die Frequenz fli entsteht am Ausgang des Summierers 103 als Summe der beiden Teilercatter-Ausgangsfrequenzen fl2 und fl3» Da die Frequenzen fl2 und fl3 keine koinzidenten Impulse aufweisen, kann als Summierer 10;> ein ODER-Gatter verwendet werden, dessen Funktions^ifeise gleich ist wie die des ODER-Gatters 95 in Fig. Ha.,

Zur Beschreibung der Funktionsweise des Frequenz-Zahlen-Wandlers 57 können'der zweite Summierer 105 und der Untersetzerzähler 99 zunächst außer Betracht gelassen werden=

/I

-26-

Robert Bosch GmbH R. 895 Slc/Kb

Stuttgart

222694b

Wenn die Eingangs frequenz fl in einem Zeitpunkt t5 (siehe Fig. 5b) plötzlich einen Sprung in positiver Richtung macht-, dann beginnt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler in Vorwf^:rtsrichtur!f; zu zählen. Sein Zählerstand gl steigt damit rasch an. Der zentrale Teilerzähler 106 mit dem ersten Teilergatter 102 wird als Zahlen-Frequenz-Wandler betrieben, der den Zählerstand gl in die Frequenz f14 umwandelt. Diese Frequenz fl4 wird jetst ebenfalls den? Subtrahieren (Antivalenzgatter) 98 zugeführt. Je höher der Zählerstand gl wird, umso kleine, wird die Frequenndifferem: fi - fl4 am Ausgang des S üb trainiere rs 98. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 10 5. zählt deshalb immer langsamer in positiver Richtung weiter, bis die Frequenz Tih gleich groß wie die Eingangs frequenz fl geworden ist. Dann bleibt der Vorwärts-PaiekvJärts--/!>ähler* bei einem Zählerstand gl stehen, der proportional aur Eingangsfrequenz fl ist.

Der Zählerstand gl folgt somit der Eingangs frequenz fl nicht unverändert, sondern er nähert sich nach einer Exponentialfunktion an seinen Endstand an. Wenn der Frequenz-Zahlen-Wandler 57 in einem Regelkreis verwendet wird, hat er das Schaltverhalten eines PTi-Gliedes. Das bedeutet, daß er als Proportionalregler mit einem Zeitverzögerungsglied erster Ordnung wirkt. Die Verzögerungszeit T wird durch die Stufenzahl des Vorwärts-Rückwärts-Zählers,durch die Größe der Eingangs frequenz f1, durch die Stufenzahl des zentralen Teilerzählers und durch die Untertaktfrequenz fO5 bestimmt. Die Verzögerungszeit T wird umso kleiner, je weniger Stufen die beiden Zähler 101,106 aufweisen und je höher die beiden Frequenzen fl und fO5 sind. Eine Verminderung der Zahl der Zählerstufen geht allerdings auf Kosten der Meßgenauigkeit. Weiterhin muß die Eingangsfrequenz fl .wesentlich kleiner als die Untertaktfrequenz fO5 Sein, damit sich der Zählerstand gl nur langsam ändert. Der Serienmult-ipiizierer mit dem zentralen Teilerzähler 106 und deia Teilergatter 102 multipliziert nämlich nur dann genau, wenn zwischen zwei Änderungen des Zählerstandes gl alle

309851/0045 ²⁷"

Robert Dosch GmbH R. ^δ95 Sk/Kb

Stuf _t-nrt;

Zählerstufen des zentralen Teilerzählers 1θ6 wenigstens einmal durchgezählt worden sind. Die Binärzahl gl kann erst nach dem Durchzählen aller Zählerstufen des zentralen Teilerzählers 106 genau in die Frequenz fl'J abgebildet werden.

Dir» die beiden Forderungen nach möglichst hoher Meßgenauigkeit ''möglichst viele Zählerstufen) und nach möglichst kleiner iforzögerunpjszeit T (f05 viel größer als fl) gleichseitig zu erfüllen, ist der Untersetzerzähler 99 vorgesehen. Er ist beim- Ausführungsbeispiel als 6bit-Zähler ausgebildet. Der Untersetzungsfaktor u ist also = 6¹I. Beim Ausführungsbeispiel nach Pip. 5a ist die Untertaktfrequenz f.05 = 768 kHz. Die maximale Ausgangsfrequenz TlU des Teilergatters 102 ist gleich 765 kHz und demzufolge die maximale Ausgangs frequenz fl6 des UntersetzersShlers 99 gleich 12 kHa. Da die Eingangs frequenz fl ebenfalls in der Größenordnung 10 kHz liegt, ist die oben aufgestellte Forderung erfüllt: Die Untertaktfrequenz ΪΌ5 ist wesentlich rvößar als die Eingangsfrequenz fl. Daüut kann ein Zählerstand gl des Vorwärts-Rückw^rts-Zählers 101 praktisch verzögerungs frei in eine proportionale Frequenz fl¹! umgesetzt werden. Die Verzögerungszeit T wird jetzt nur noch durch die Höhe der Eingangsfrequenz fl und durch die Kapazität (Stellenzahl)des Yorwärts-Rückwärts-Zählers 101 beeinflußt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5a war weiterhin zu berücksichtigen, daß die Eingangsfrequenz fl, die vom LC-Oszillator 28 abgegeben wird, je nach dem Luftdurchsatz Werte zwischen 13 und 25 kHz annehmen kann. Die beim Luftdurchsatz 0 auftretende Frequenz· von 13 kHz muß in der Schaltung kompensiert v;erden,damit nicht ein großer Teil der Zählerstufen des Vorwärts·- Rückwärts-Zählers 101 dauernd durch die Zählung dieser Frequenz, die keine Information enthält, belegt ist. Zur rückgeführten Frequenz f14 wird deshalb im zweiten Summierer 105 eine feste Frequenz fl5 addiert, die beim Ausführungsbeispiel = 13 kHz ist.

-28-309851/0045

Robert Bosch GmbH . R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

Die Frequenz fI5 von 13 kHz wird aus Ausgangsfrequenzen des zentralen Teilerzählers 106 im dritten Summierer 107 gebildet. Schaltungseinzelheiten werden weiter unten anhand der Fig. 9 erläutert.

Der Frequenz-Zahlen-Wandler 57 enthält also einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 101 und im Rückführungskreis dieses Zählers 101 einen Zahlen-Frequenz-Wandler mit dem zentralen Teilerzähler 106 und dem ersten Teilerpatter 102. Der Zählerausgang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 bildet gleichzeitig den Ausgang gl des Frequenz-Zahlenwandlers.

In Fig. 5c ist mit 117 eine Kurve bezeichnet, welche für eine bestimmte Brennkraftmaschine die Kennlinie für die Abhängigkeit der eingesoritzten Kraftstoffmenge vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr wiedergibt. Gleichzeitig gibt die Kurve 117 die Abhängigkeit der Frequenz fll von der Eingangs frequenz fl wieder.'Der Interpolator 58 nach Fig. 5a nähert diesen 117 116 durch verschiedene geradlinige Abschnitte an. Der Kurvenzug 116 wird zu diesem Zweck in verschiedene Intervalle Il bis 15 unterteilt. In jedem einseinen Intervall wird der Kurvenverlauf angenähert durch eine Gerade mit der Gleichung fll = Af13 + 3. Die Frequenz fl3 nimmt am Anfang jedes Intervalles den Wert Null an. Eine genauere Erläuterung folgt weiter unten bei Fig. 9a.

Da bei der erfindungsgemäßen Rechenschaltung alle digitalen Zahlenwerte durch Frequenzen wiedergegeben werden, muß der Interpolator 53 zwei Festwertspeicher enthalten, in denen für die einzelnen Intervalle Ii bis 15 die Steigungen A und die Konstanten 3 gespeichert werden. Weiterhin muß im Interpolator 58 ein Multiplizierer enthalten sein, der das Produkt AfI bildet.

-29-

309851/0045

-29-Robert Bosch GmbH R.. 895 Sk/Kb

Einen Eingang des Interpolators 58 bildet der Intervalldekodierer 110, der an seinem Ausgang für jedes Intervall Il bis 15 eine bestimmte, für das betreffende Intervall charakteristische Binärzahl abgibt. Der Schaltplan des Intervalldekodierers wird weiter unten- anhand von Pip. 12 erläutert. Der Ausgang des Intervalldekodierers 110 steuert zwei Speicher, nämlich den Konstantenspeicher 112 für die konstanten Achsenabschnitte B und den Steigungsapeicher 115 für die Steigungen A der geraden Abschnitte.

Der Multiplizierer für das Produkt Afl3 besteht in der schon oben beschriebenen Weise aus den Teilerzähler 113 und dem dritten Teilerjratter 114. Der Teilerzähler 113 verarbeitet dabei an seinem Zähleingang ζ nur die Ausgangs frequenz fl3 des ersten Teilergatters 102, die den niedrigsten Stellen (least significant bits) des Vorwärts-RÜckwärts-Zählers entspricht. Damit wird in jedem einzelnen Intervall Il bis 15 der Nullpunkt des Eingangsfrequenzmaßstabes fl auf den' Anfangspunkt des betreffenden Interval3.es verschoben. Die höheren Stellen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers iOl bestimmen über den Intervalldekodierer 110 die Auswahl des Intervalles, haben aber keinen Einfluß auf die Frequenz fl3.

Der Konstantenspeicher 112 gibt an seinem Ausgang eine für das betreffende Intervall charakteristische Konstante B ab, die im zweiten Teilergatter 111 mit der Taktfrequenz f05 des zentralen Teilerzählers 106 multipliziert wird. Die Ausgangsfrequenz fl7 des zweiten Teilergatters 111 ist damit proportional zu der konstanten Steigung B, während die Ausgangs frequenz fl8 des dritten Teilergatters ill proportional zu dem Produkt Af 13 ist. Die beiden Aus fangs frequenzen fl7 und fl8 v/erden in den beiden Zeitrasterstufen 112 und II3 in verschiedene Zeitraster gebracht, so daß der vierte Summierer 115 wieder

-30-

-30-Robert Bosch GnbH R. 895 Sk/Kb ;

einfach als ODER-Gatter aufgebaut sein kann. Die AusgangsfrequerV fll des ersten Interpolators 58 erfüllt daher die oben angegebene' Bestimnungsgleichung fll = Af13 + B.

Nachdem in den vorangehenden Absetzen die Funktionsweise der Eingangsschaltung mit den Frequenz-Zahlen-Wandler 57 und dem Interpolator 58 beschrieben worden ist, werden im folgenden Aufbau und Wirkungsweise der Multiplizierer 64,65, des Dividierers 63 und des Frequenz-Umsetzers 68 anhand der Fig. 6 erläutert. Den ersten Multipliziereingang des ersten Multiplizierers 6'! bildet ein zweiter Teilerzähler 118, an dessen Zähleingang ζ die Ausgangs frequenz fll des ersten Interpolators 58 anliegt. Die Frequenzausginge des zweiten Teilerzählers II8 sind mit Frequenzeingängen eines vierten Teilergatters 119 verbunden. Der Ausgang des vierten Teilergatters 119 bildet gleichzeitig den Ausgang des ersten Multiplizierers 64.

Die an der Klemme 62 anliegende Ausgangsfrequenz f3 des Impulsdrehzahlgebers 4l wird dem Eingang eines ersten Synchronisiergatters 120 zugeführt. An einem Taktfrequenzeingang 121 des ersten Synchronisiergatters 120 liegt die Untertaktfrequenz f03, die von dem in Fig. 5a dargestellten Untertakterzeuger 109 abgenommen wird. Der Dividierer 63 enthält außer dem ersten Synchronisiergatter 120 noch einen ersten Vorwärts-Zähler 122 und einen ersten Endstandspeicher 123. Die Zähleraus^änge des ersten Vorwärts-Zählers 122 sind mit Speichereingängen des ersten Endstandspeichers 123 verbunden. Zwei Ausgänge des ersten Synchronisiergatters 120 sind mit einem RUcksetzeingang R des ersten Vorwärts-Zählers 122 bzw. mit einem übernahmeeinganr; H des ersten Endstandspeichers 12 3 verbunden. Ein Binärzahlenausgang g3 des ersten Endstandspeichers 123 ist an den Binär-Zahleneingang des vierten Teilergatters 119 im ersten Multiplizierer 64 angeschlossen.

Der zweite Multiplizierer 65 enthält einen dritten Teilerzähler 124, dessen Ausgänge mit den Frequenzeing^ngen eines fünften Teilergatters 125 verbunden sind. Der Zähleingang ζ des dritten.

309851/0045 -31-

-31-Robert. Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Teilerzählers 12^1 bildet den ersten Multipliziereingang des zweiten Multiplizierers 65 und ist an den Ausgang des vierten Teiler «rat te rs 119 angeschlossen. Den zweiten Multipliziereingang des zweiten Multiplizierers 65 bildet der Binärzahleneingang des fünften Teilergatters 125. Dieser ist mit den Ausgang g5 des Dekodierers *J8 verbunden, dessen A us gangs signal - v:ie oben beschrieben - von der Drosselklappenstellung abhängig ist/

Oie zur Eingabe der Bordspannung dienende Eingangsklemme 66 und der Spannungs-Frequenz-Wandler 67 sind schon bei Fig. 3 beschrieben. Der Frequenz-Umsetzer 68 enthält eingangsseitig ein zweites Synchronisiergatter 126, an dessen Takteingang die Untertaktfrequenz fOl aus dem Untertakterz.euger 109 liegt. Weiterhin ist im Frequenz-Umsetzer 68 ein zweiter Vorwärtssahler 127 vorgesehen. Dem Zähleingang ζ des zweiten Vorw-Ärts-Zählers 177 wird die Untertaktfrequenz fO2 zugeführt, während der Rücksetzeingang R mit einem Ausgang des zweiten Synchronisiergatters 126 verbunden ist. Die Ausgange des Vorwärts zählers

127 sind mit Speichereingängen eines zweiten Endstandspeichers

128 verbunden. Der Übernahmeeingang H des zweiten EndsBandspeichers

128 liegt an einem zweiten Ausgang des zweiten SyncLi'onisiergatters 126. Der Ausgang des zweiten Endstandspeichers 128 ist an den Binärzahleneingang eines sechsten Teilergatters 129 angeschlossen. Die Frequenzeingänge des sechsten Teilergatters 129 liegen an den Ausgängen des zentralen Teilerzählers 106, der oben cchon bei Fig. 5a beschrieben ist.

Der Ausgang des fünften Teilergatters 125 ist über eine siebte Zeitrasterstufe 130 an den ersten Eingang des Summierers 69 angeschlossen, während der Ausgang des sechsten Teilergatters

129 über eine achte Zeitrasterstufe 131 mit dem zweiten Eingang des Summierers 69 verbunden ist. Weil die Ausgangsfrequenzen der Teilergatter 125,129 in verschiedene Zeitraster gebracht werden, kann als Summierer 69 '.fieder ein ODER-Gatter verwendet werden.

-32-

309851/0045

Robert Bosch GmbH η. 895 Sk/Xb

Stuttgart

Die Funktionsweise der beiden Multiplizierer SH und 65 braucht nicht mehr näher beschrieben zu "/erden, weil sie schon oben anhand der Fig. ^a erläutert worden ist. Die beiden Multiplizierer verarbeiten jeweils eine Frequenz und eine Binärzahl. Im Dividierer 63 zählt der erste Vorwärtszähler 122 die zur Motorblocktemperatur proportionale Frequenz f21. Nach dem Eintreffen eines Impulses der zur Drehzahl pronortionalen Frequenz f3 wird mit Hilfe des ersten Synchronisiergatters 120 zunächst der Zählerstand des ersten Vorwärts-Zählers auf den Endstandspeicher 123 übertragen, und anschließend wird - ebenfalls vom ersten Synchronisiergatter 120 - der erste Vorwärts-Zähler 122 wieder auf 0 zurückgesetzt. Beim Ausführungsbeispiel liegt die Frequenz f21 in der Größenordnung von 1000 kHz, während die Frequenz f3 Vierte zwischen 0,5 und 5 kHz annehr.en kann. V.'.ährend der Periodendauer der drehzahlproportionalen Frequenz f3 zählt der erste Vorwärts-Zähler 122 also z.B. bis 1000. Dieser Zahlenwert wird als Binärzahl auf den Endstandspeicher übertragen und liegt bis zum Eintreffen des nächsten Drehzahlimpulses (f3) am 3inärzahleneingang des vierten Teilergatters 119. Da der Vorvrärts zähler 122 die Temperaturimpulse (f21) immer nur für eine Periodendauer der Frequenz f3 zählt und dann wieder auf 0 zurückgesetzt wird, i3t sein auf den Endstandspeicher 123 übertragener Zählerendstand umgekehrt pronortional zur Frequenz f3> d.h. zur Drehzahl der Brennkraftmaschine. Gleichzeitig ist der Zählerendstand proportional zur Frequenz f21, die von der Motortemperatur abhängt. Am Endstandspeicher 12 3 liegt deshalb stets eine Binärzahl, die proportional zum Quotienten f21/f3 ist. Der Schaltungsaufbau des Dividierers 63 wird im einzelnen noch weiter unten anhand der Fig. I¹Ia und l4b erläutert.

Der Frequenz-Umsetzer 68 ist ebenfalls als vereinfachter Dividierer aufgebaut, weil seine Ausgangs frequenz umgekehrt proportional zur Bordspannung sein soll. Die Einspritzzeit Γ1 muß nämlich umso kürzer sein, je höher die Bordspannung ist, weil mit zunehmender Bord3pannung die Einspritzventile schneller geöffnet werden. Die Ausgangs frequenz £k des Spannungs

309851/0045 -33-

-33-Robert Bosch GmbH . R. 895 Sk/Kb

^stutteart 2 22 69 A

Frequenz-Wandlers 67 liegt an Eingang des zweiten Synchronisiergatters 126, das den Rücksetzeingang R des zweiten Vorwärts-ZShlers und den übernahmeeingang des zweiten Endstandspeichers

128 ansteuert, wie es oben bein Dividierer 63 beschrieben ist. Der zweite Vorwärts-Zähler 127 wird allerdings nicht wie beim Dividierer 63 mit einer variablen Eingangsfrequenz, sondern mit der festen Untertaktfrequenz fO2 als Zählfrequenz versorgt. Die Binärzahl am Ausgang des zweiten Endstandspeichers 128 hängt deshalb nur in umgekehrter Proportionalität von der Bordspannung ab. Sie wird in einem Multiplizierer, der den zentralen Teilerzähler 106 und das sechste Teilergatter

129 enthält, noch mit einem zusätzlichen konstanten Faktor E multipliziert, so daß für die Ausgangsfrequenz f4l des sechsten Teilergatters 129 folgende Bestimmungsgleichung gilt: f4l = E/f^. Der Proportionalität3faktor E kann so gewählt werden, daß sich eine optimale Anpassung an die verwendeten Einspritzventile ergibt. Der schon in der Schaltung nach Fig. 5a mehrfach verwendete zentrale Teilerzähler IO6 kann hier für die Multiplikation mit dem konstanten Faktor E nochmals herangezogen werden.

Von den Hauptbaugruppen des Blockachaltbildes nach Fig. 3 muß jetzt nur noch der Frequenz-Zeit-Wandler 70 anhand der Fig. erläutert werden. Der Frequenz-Zeit-Wandler 70 schließt sich mit seiner Eingangsklemme an den Ausgang des Summierers (s. Fig. 6) an, der die Frequenz f7 abgibt, und enthält eingangsseitig einen Frequenz-Zahlen-Wandler 132jin dem als Unterbaugruppe ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler 133 enthalten ist. Der Frequenz-Zahlen-Wandler 132 ist etwas einfacher aufgebaut als der Frequenz-Zahlen-Wandler 57 nach Fig. 5a, weil keine konstante Verschiebungsfrequenz fl5 erzeugt werden muß. Die Eingangsfrequenz f7 wird über eine Zeitrasterstufe 13*1 einem ersten Eingang eines Subtrahierers 135 zugeführt. Der Subtrahierer 135 ist mit seinem Ausgang an den Eingang eines Schwingungsunterdrückers 136 angeschlossen, dessen beide Ausgänge mit dem Zähleingang ζ und dem Zählrichtungseingang d des Vor-

309851/0046

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb*

Stuttgart

wärts-Rückwärts-Zählers 133 verbunden sind. Die Zählerausgänge 137, 138, 139 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 133 sind zum BinäTzahleneingang eines Teilergatters l40a geführt. Die Frequenzeingiinge des Teilergatters 140a liegen an den Ausgängen des zentralen Teilerz*lhlers 106. Der Ausgang des Teilergatters l40a ist über einen Untersetzerzähler l4laund eine Zeitrasterstufe 142a mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 135 verbunden.

Die Funktionsweise eines derartigen Frequenz-Zahlen-Wandlers ist bereits oben anhand der Fig. 5a beschrieben worden. S3 bleibt nur noch zu erwähnen, daß die Ausgangsfrequenzen des zentralen Teilerzählers 106 auch hier zur Ansteuerung des Teilergatters l40a verarbeitet werden können, so daß Baugruppen gespart v/erden.

Die Ausgangs leitungen 137» 138, 139 des Vorwärts-Rückwärts-Z^hlers 133 sind über ein Übernahme-Gatter 1*10 mit Setzeinp^ngen S eines Rückwfe'rts-Zählers l4l verbunden. Der Rückwärts-Zähler l4l ist als 3bit-Zähler ausgebildet und enthält drei JK-Flipflops 1U2, 143, IM. Den Takteingängen der drei Flipflops 142 bis wird Über ein UND-Gatter 145 die Untertaktfrequenz f03 zugeführt. Die Eingänge J, K des ersten Flipflops 1U2 sind miteinander verbunden und liegen auf L-Signal. Der Ausgang Q2 des ersten Flipflops 142 ist mit den beiden Eingängen J, K des zweiten JK-Flipflops 1H3 verbunden. Die Ausgänge Q2 der Flipflops 142, 143 liegen über ein UND-Gatter 146 an den miteinander verbundenen Eingängen J, X des dritten Flipflops 144. Die Ausführung des Rückwärts-Zählers als 3bit-Zähler ist nur als einfaches Beispiel angegeben. Im allgemeinen wird man Zähler mit mehr Stufen verwenden.

Die drei Flipflops 142 bis 144 v/eisen außerdem Setzeingänge S auf, denen je ein UND-Gatter 147, 148, 149 vorgeschaltet ist. Je ein Eingang der drei UND-Gatter 147, 148, 149 ist zu einem Schalter 150 geführt, der von einem Nocken 151 synchron zur

-35-

3O9S51/0O4S

-35-Robert Bosch GmbH· R. 895 Sk/Kb

Stuttcart⁴

Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine neriodisch geöffnet und geschlossen wird. Wenn der Schalter 150 geschlossen ist, dann ließt ein L-Signal an den UND-Gattern 147-bis 149.

Die zweiten Einenge der UND-Gatter 147, 148, 149 sind an die Aus gangs leitungen 137 > 138, 139 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 133 angeschlossen. Das UND-Gatter 147 ist dabei der niedersten Stelle (least significant bit LSB) und das UND-Gatter 149 der höchsten Stelle (most significant bit MSB) zugeordnet.

Die Ausgange Q2 der drei Flipflops 142, 143, 144 sind zu einem UND-Gatter 150e(geführt. Der Ausgang des UND-Gatters 150#ist über eine Unkehrstufe 15Idmit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 145 verbunden, das den Takteinpängen der Flipflor>s vorgeschaltet ist. Weiterhin ist der Ausgang des UND-Gatters 150iizum Eingang K eines JK-Plipflops 152 geführt. Der Eingang J des Flipflops 152 ist mit dem Scheiter 150 verbunden, während der Takteingang von der Untertakt frequenz fO3 angesteuert wird, die auch am Eingang des UND-Gatters 145 liegt. Der Ausgang des Flipflops 152 liegt am Eingang eines LeistungsVerstärkers 153, der über die Klemme 34 die Magnetwicklung 32 ansteuert, die als Beispiel für die Magnetwickluhpen der einzelnen Einspritzventile gezeichnet ist.

Im folgenden wird der zeitliche Ablauf eines einzelnen Einspritzvorganges beschrieben. Es sei dabei angenoir.ir.en, daß die vier Einspritzventile der Brennkraftmaschine 20 (s. Fig. 1) alle gleichzeitig· ausgelöst werden, d. h., daß ihre Magnetwicklungen parallel zur Magnetwicklung 32 nach Fig. 7 liegen. Die gemeinsame Auslösung aller Einspritzventil" ist bei einfacheren Kraftstoffeinspritzsystemen üblich. Bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel wird der Schalter 15O vom Nocken 151 geschlossen. Dadurch liegt ein L-Signal an den UND-Gattern 147, 148, 149 sowie am Eingang J des Flipflops 152. Beim nächst folgenden Taktimpuls der Untertaktfrequenz fO3 wird deshalb das Flipflop 152 in die Stellung gekippt, bei der am Ausgang Ql

309851/0046

-36-

Robert Bosch GmbH · R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

ein L-Signal liegt. Das L-Signal am Ausgang Ql wird über den Leistungsverstärker 153 den Magnetwicklungen 32 usw. der Einspritzventile zugeführt, so daß die Einsprit^ventile geöffnet werden.

Die einzelnen JK-Plipflops 1*12, 1*»3, IM des Rückwärts-Zählers 1*11 weisen zusätzliche Setzeingänge 3 auf, welche Vorrang gegenüber den Eingängen J, K haben. Mit dem Schließen des Schalters 15O wird deshalb der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 133 über die UND-Gatter 1*17 bis 1*19 auf die einzelnen Stufen (Flipflops 1*42 bis 1*1*0 des Rückwärts-Zählers l'H übertragen. Wenn z. B. die Aus rangs leitung 137. L-Sipnal führt, dann wird das erste Flipflop 1*12 so gesetzt, daß an seinem Ausgang Ql ein L-Signal und am Ausgang Q2 ein 0--Signal liegt.

Der Zähler 1*11 ist dadurch als Rückwärts-Zähler ausgebildet, daß - im Gegensatz zum Vorwärts-Zähler 71 nach Fig. ¹Ia - immer die Ausgänge Q2 der' vorangehenden Stufe mit den Eingängen J, K der nachfolgenden Stufe verbunden sind. Sowohl der Vorwärts-Zähler 71 nach Fig. 4a als auch der Rückwärts-Zähler Uli nach Fig. 7 sind als integrierte Baugruppen bekannt.

Wenn nun nach dem Schließen des Schalters 150 der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 133, der proportional zur Frequenz f7 ist, auf den Rückwärts-Zähler 1*11 übertragen ist, dann wird in der Folgezeit der Rückwärts-Zähler 1*11 mit der Untertaktfrequenz fO3 über das UND-Gatter 1*15 und die Takteingänge der Flipflops 1*12 bis 1*1*1 angesteuert. Am Ausgang des UND-Gatters 150a liegt dabei zunächst ein O-Signal, weil immer an wenigstens einem seiner Eingänge ebenfalls ein O-Signal liegt, über die Umkehrstufe 151awird deshalb während des Rückwärts-Zählvorganges ein L-Signal an den zweiten Eingang des UUD-Gatters 1*15 abgegeben; dadurch wird der Zählvorgang erst ermöglicht.

Nach einer gewissen Zeit erreicht der Rückwärts-Zähler 1*11 den

309851/0045

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

222694?

Zählerstand Null, d. h. an seinen Ausgingen Ql liegt die Binärzahl 000 und an seinen Ausgängen Q2 die Binärzahl 111. Jetzt ist die UND-Bedingung des UND-Gatters 15Octerfüllt und an dessen Ausgang erscheint ein L-Signal. Dieses L-Signal v/ird von der Umkehrstufe 15!konvertiert, so daß am zweiten Eingang des UND-Gatters 1.45 ein O-Signal liegt. Das UN-D-Gatter 1·'45 wirkt also zusammen mit der Umkehrstufe 151 als überlaufsperre; der Rückwärts-Zähler im bleibt beim Zählerstand Null stehen.

Sobald der Zählerstand Hull erreicht ist, liegt außerdem am Eingang K des Flipflons 152 ein L-Signal. Beim nächstfolgenden Taktimpuls der Unter takt frequenz f03 v/ird das Flipflop 152 zurückgesetzt, und der Einspritzvorgang wird beendet. Da die Zählfrequenz (Untertaktfrequenz) f03 konstant bleibt, ist die Dauer des Einspritzimpulses, der vom Flipflop 152 abgegeben wird, proportional zum Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 133, der beim Schließen des Schalters 150 auf den Rückxuärts-Zähler 1Ί1 übertragen wird. Mit der Schaltung nach Fig. 7 ist deshalb ein Frequenz-Zeit-Wandler realisiert. Es sei hier schon darauf hingewiesen, daß beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8c der RückwSrts-Zähler 1^1 nicht mit der konstanten Untertaktfrequenz f03 sondern mit einer variablen Frequenz angesteuert wird. Dadurch kann die Einspritzzeit zusätzlich beeinflußt werden.

Bei dem bis jetzt anhand der Figuren 1 bis 7 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Einspritzzeit Tl in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz, von der Temperatur des Motorblocks, von der Motordrehzahl, von der Spannung des Bordnetzes und von der Drosselklappenstellung gesteuert. Das Aus gangssignal des in Fig. eingezeichneten Sauerstoff-Meßfühlers 36 wird beim ersten und beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht verarbeitet. Dagegen sind bei den drei weiteren Ausführungsbeispielen - nämlich dem dritten bis fünften Ausführungsbeispiel - nach den Fig. 8a bis 8c Schaltungsmaßnahmen vorgesehen, die es erlauben, die Einspritzzeit Tl bzw. die pro Zeiteinheit

309851/0045

-38-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Xb

eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt der Abgase zu regeln. Praktische Versuche haben dabei ergeben, daß der Regelkreis einen Integralregler enthalten · ■■ ■■ muß. Neu ist bei den drei Ausführungsbeispielen nach Fig. ^::*'

8a bis 8c gegenüber den ersten beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 3a und 3b nur der Regelkreis zum Anschluß des Sauerstoff-Meßfühlers 36. Die Steuerschaltung zur Berücksichtigung der übrigen Eingangsgrößen ist gleich.aufgebaut wie bei den ersten beiden Ausfuhrungsbeispielen nach Fig. 3a und 3b und ist deshalb in die Fig. 8a bis 8c nicht nochmals aufgenommenί Die Regelschaltungen nach den Fig. 8a und 8b können mit beiden Steuersohaltungen nach Fig. 3a und 3b kombiniert vrerden. V.'enn die Regelschaltungen für kontinuierlich arbeitende Einspritzventile verwendet v/erden sollen, dann müssen die in Fig. 8a und 8b eingezeichneten Frequenz-Zeit-Wandler 70 wegfallen.

In Fig. 8a ist wieder wie in Fig. 3 mit 69 der Summierer bezeichnet, der die Ausgangsfrequenz f7 der Steuerschaltung nach Fig. 3 abgibt. Der Ausgang des Summierers 69 ist mit einem Zä'hXeingang ζ eines Teilerz^lhler3 15*1 verbunden . Die Ausgänge des Teilerzählers 154 sind mit Frequenzeingingen eines Teilergatters 155 verbunden. Teilerzähler 15^ und Teilergatter 155 bilden zusammen einen Multiplizierer I56. An den Binärzahleneingang des Teilergatters 155 ist ein Ausgang g6 eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 angeschlossen. Dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 157 ist ein Schwingungsunterdrücker 158 vorgeschaltet, der mit seinen Ausgängen den Zähleingang ζ und den Za'hlrichtungseingang d des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 steuert.

Die Ausgangsfrequenz fS des Spannungs-Frequenz-Wandlers 37 Cs. Fig. 1, Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers 36) wird über eine Zeitrasterstufe 159 einem Subtrahierer ΙβΟ zugeführt, dessen Ausgang dem Schwingungsunterdrücker 158 vorgeschaltet ist. Zur Sollwertvorgabe dient ein Multiplizierer löl, der aus dem zentralen Teilerzähler 106 und einem Teilergatter

309881/0045 ~³⁹~

Robert Bosch GmbH R. 895 Gk;/Kb

Stuttgart · .

162 besteht. An den Bincirzahleneingang des Teilergat'ters .162,. ist ein Teilerfaktorspeicher 153 angeschlossen. Die Ausgangs-frequenz f6l des Teilergatters 162 wird über eine Zeitrasterstufe dem zweiten Eingang des Subtrahiere rs ΙβΟ zugeführt.

Die Steuerschaltung zur Verarbeitung des Luftdurchsatzes, d»?r Temperatur dos Motorblockes, der Drehzahl, der Spannung des Bordnetzes und der Drosselklappenstellung funktioniert beim dritten Ausführungsbeispiel nach Pig. 8a gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a. Die Frequenz f7 ist ein Maß für die von der Steuerschaltung bestimmte Einspritzzeit Tl. Diese Einspritzseit Tl wird noch korrigiert durch den Luftzah]-Regel-

kreis mit den Baugruppen 157 bis 164.

Bei Verwendung kontinuierlich arbeitender Einspritzventile wird die korrigierte Frequenz f7 wie bei der Schaltung nach Fig. 3b direkt den Magnetwicklungen 32,33 zugeführt.

Wenn an die Abgas-Sammelleitung 35 (s. Fig. 1) eine katalytische Nachverbrennungseinrichtung angeschlossen ist_s dann ist es zweckmäßig, die Luftzahl 1 des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen Wert von etwa 0,98 einzustellen, damit der katalytische Reaktor in reduzierender Atmosphäre arbeiten kann. Dieser Luftzahl-Sollwert wird in Form der Frequenz f61 vorgegeben und den mit ₍ + bezeichneten Eingang des Subtrahierer I60 zugeführt. Die Frequenz f6l wird aus den Ausgangsfrequenzen des zentralen Teilerzählers 106 - der also auch hier nochmals ausgenützt werden kann - mit Hilfe der Multiplizierschaltung l6l gebildet. Der Teilerfaktorspeicher I63 gibt dabei eine konstante Binärzahl ab, die als Multiplikationsfaktor dient. Diese 3inarzahl muß an die verwendete Brennkraftmaschine angepaßt werden, damit die Frequenz f6l genau eine Luft zahl 1 = 0,98 ergibt. Der Teilerfaktor-Speicher I63 kann auch bei verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine verschiedene Binärzahlen abgeben, so daß sich unterschiedliche Luftzahlen 1 einregeln lassen.

-10-

309851/0045

Robert Bosch GmbH Stuttgart

R. 895 Sk/Kb

Der Subtrahierer 16O dient dem Sollwert-Istwert-Vergleich, da seinem mit - bezeichneten Eingang die Ausgangsfrequenz f6 des Spannungs-Frequenz-V/andlers 37 zugeführt wird, die von der gemessener Luftzahl 1 abhänpt. Die Schaltungsanordnung des Schwingun,~3-unterdrückers 158 und dos Vorv/ärts-Rückwärts-Zählers 157 ist gleich wie bei den entsprechenden Baugruppen 100, 101 nach Fig. 5a und wird weiter unten anhand der Fif.. 9 noch erläutert.

Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler zählt die einzelnen Impulse der Frequenzen f6 und f6l. Sein Zählerstand ändert sich um so stärker, je l'inger die beiden genannten Frequenzen um einen bestimmten Betrag voneinander abweichen. Der Zählerstand des Vorv/ürts-Rückwärts-Zählers 157 ist daher proportional.zur Zeitintegral der Differenz zwischen den Frequenzen f6l und f6. Mit dem Vorwärts-Rückviärts-Zähler 157 ist also der Integralregler realisiert, der - wie oben erwähnt - für die Stabilisierung des Regelkreises wesentlich ist. Durch den Integralregler v/erden gleichzeitig bleibende Regelabweichungen unterdrückt.

Der Zählerstand g6 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 und die Ausgangs frequenz f7 des Summierers 69 (Ausgangs frequenz der Steuerschaltung) werden beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8a multiplikativ miteinander verknüpft. Dazu dient der Multiplizierer 156, der in der schon mehrfach beschriebenen V/ei3e aus Teilerzähler 154 und Teilergatter 155 aufgebaut ist. Die Ausgangsfrequenz f8l des Multiplizierers 156 wird im Frequenz-Zeit-Wandler 70 in die Einspritzzeit Tl umgewandelt.

Zur Beschreibung eines speziellen Regelvorganges mit der Regelschaltung nach Fig. 8a sei nun z. B. angenommen, daß die Steuerschaltung eine Ausgangsfrequenz f7 abgibt, die einer geringfügig zu großen Luftzahl 1 von z. B. 1,05 entspricht. Da die Ausganrsspannung U des Sauerstoff-Meßfühlers (s. Fig. 2b) eine fallende Charakteristik aufweist, ist die Frequenz f6 kleiner als die Sollwertfrequenz f6l für die Luftzahl 1 = 0,98. V/eil die

309851/0(US -¹⁴¹"

-ill-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Xb Stuttgart

Frequenz f6 dem mit - bezeichneten Eingang dos Subtrahierers I60 zugeführt wird, zählt nun der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 157 von seinem vorher bei korrekter Luftzahl eingenommenen Zählerstand aus in Vorwärtsrichtung, so daß die Ausgangs frequenz f8l des Multiplizierers 156 ansteigt. Die Sinspritzzeit Tl wird deshalb größer, und die Luftzahl 1 vermindert sich, bis die beiden Frequenzen f6 und f6l den gleichen Viert annehmen; dann bleibt der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 konstant.

Beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8b ist den Frequenz-Zeit-Wandler 70 ein Summierer 165 vorgeschaltet, dessen einem Eingang - gegebenenfalls über eine nicht dargestellte Zeitrasterstufe - die Ausgangs frequenz f7 der Steuerschaltung zugeführt wird. Wie beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8a ist für den Sollwert-Istwert-Vergleich der Luftzahl 1 der Subtrahierer 160 vorgesehen, während der Schwingungsunterdrücker 158 und der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 157 als Integralregler dienen. Der Zählerstand g6 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 liegt am Binärzahleneingang eines Teilergatters 166 , dessen Frequenzeingänge mit dem zentralen Teilersähler 106 verbunden sind. Die Aus gangsfrequenz f9 des Teilergatters 166 wird - gegebenenfalls wiederum über eine nicht dargestellte Zeitrasterstufe dem Summierer I65 zugeführt.

Der Zählerstand g6 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 157 wird also im Teilergatter 166 in die Frequenz f9 umgewandelt. Diese Frequenz wird zur Frequenz f7 addiert und dient damit zur' Korrektur des Ausgangssignales der Steuerschaltung. Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel werden also beim vierten AusführungsbeisOiel die Binärzahl g6 und die Frequenz f-7 additiv und nicht multiplikativ miteinander verknüoft. Der Einfluß des Regelkreises für die Luftzahl 1 ist also kleiner al3 beim dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel nach Fif. 8a ist also immer dann zu verwenden, wenn

309851/0045 "⁴²~

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart . - . '

die Ausgangs frequenz fj der Steuerschaltung möglicherweise noch mit stärkeren Fehlern behaftet ist, z. B. wenn die ' ''^:-

in der Steuerschaltung verwendeten Zähler nur wenige Stufen aufweisen. Dagegen ist das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 8b angebracht, wenn die Frequenz f7 nur noch wenig korrigiert werden muß.

Beim fünften Ausführungsbeispiel nach Fig. 8c ist der Schaltungsaufbau der Baurrupnen 16O, 158j 157, 106 und 166 gleich wie beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8d. Die Ausgangsfrequenz f9 des Teilergatters I66 wird allerdings direkt als Rück zähl frequenz des Rückwärts-Zählers 1'41 in Frequenz-Zahlen-Viandler 70 verwendet. Der Schaltungsaufbau des Frequenz-Zahlen-Wandlers 70 ist in übrigen so, wie er in Fig. 7 dargestellt und erläutert ist. Eine Erhöhung der Ausgangsfrequenz f9 bewirkt, daß der Rückwärts-Zähler l4l schneller rückwärts zählt, so daß die Einspritzzeit Tl kleiner wird. Dieses Verhalten ist genau urgekehrt wie beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8b, so daß die Anschlüsse des Subtrahierers I60 miteinander vertauscht v/erden müssen. Dem mit + bezeichneten Eingang des Subtrahieren 16O wird deshalb beim fünften Ausführungsbeispiel nach Fig. 8c die Frequenz f5 zugeführt, während die Frequenz f6l , an dem mit - bezeichneten Eingang liegt. Die Verknüpfung der Binärzahl g6 mit der Frequenz Tl ist beim fünften Ausführungsbeispiel wieder wie beim zweiten Ausführungsbeispiel multiplikativ. Da beim fünften AusfUhrungsbeispiel die Frequenz f7 dem Frequenz-Zahlen-Wandler 70 direkt zugeführt wird, kann die Schaltung nach Fig. 8c nicht zur Steuerung von kontinuierlich arbeitenden Sinspritzventilen - wie in Fig. 3b dargestellt verwendet werden.

Nachdem nun die fünf Ausführungsbeisoiele in ihrer Funktionsweise beschrieben sind, werden im folgenden Schaltungseinzelheiten zu den Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 9 bis l6 erläutert. In Pig. 9a ist der Schaltplan des Frequenz-Zahlen-V/andlers nach Fig.5a dargestellt. Fig. 9b zeigt die zugehörigen Impulsdiagramine. 309851/0045

Robert Bosch GmbH ■ R. 895 Sk/Kb

Stuttgart ■ , -

Die erste Zeitrasterstufe 97 enthält eingangsseitig ein erstes D-Flipflop 167, dessen Eingang D mit der Klemme 56 verbunden ist. Einer weiteren Eingangsklemme 168 wird die Untertaktfrequenz fOl zugeführt. Der Einrangsklemme 168 ist eine Umkehrstufe I69 nachgeschaltet, an deren Ausgang der Takteingang des ersten D-Flipflops 167 angeschlossen ist. Mit den Ausganr Ql des ersten D-Flipflops Ifi7 ist der Eingang D eines zweiten D-Flipflons 17O verbunden. Der Ausgang Ql des ersten Flipflops I67 und der Ausgang Q2 des zweiten Flinflops IJO liegen an zwei Eingängen eines MAMD-Gatters 171, das den Ausgang der ersten Zeitrasterstufe 97 bildet.

Eine weitere, in Fig. 5a nicht dargestellte Zeitrasterstufe zur Rasterung der Ausgangsinoulse des Untersetzerzählers 99 wird durch ein drittes D-Flipflop 172 gebildet. Dieses ist mit seinem Eingang D an den Ausgang des' Untersetzerzählers 99 angeschlossen, während sein Takteingang mit dem Ausgang der Umkehrstufe 169 verbunden ist. Der Ausgang Q2 des dritten Flipflops 172 soviie der Ausgang des Untersetzerzählers 99 liegen an Eingängen eines NAND-Gatters 173.

Der Subtrahierer 98 ist als Antivalenzgatter (EXCLUSIVE OR) ausgebildet. Die Einginge des Antivalenzgatters 98 sind mit den Ausgängen der NAND-Gatter 171, 173 verbunden. An den Ausgang des Antivalenzgatters 98 ist ein Eingang eines NAND-Gatters 17^ ' angeschlossen, dessen zweiter Eingang an der Klemme 168 liegt. Der Ausgang des NAND-Gatters 17^ ist zum Eingang des Schwingungsunterdrückers 100 geführt.

Der SchwingungsUnterdrücker 100 enthält eingangsseitig ein • viertes D-Flipflop 175 j das mit seinem Eingang D an den Ausgang des NAND-Gatters 173 und mit seinem Takteingang an den Ausgang des NAND-Gatters IJk angeschlossen ist. Dem Ausgang Q2-des vierten D-Flipflops 175 ist ein Eingang eines zweiten.Antivalenzgatters 176 nachgeschaltet. Der zweite Eingang des zweiten Anti-.valenzgatters 176 liegt am Ausgang des NAND-Gatters 173. Ein

309851/004S -M-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

erster Eingang eines NAND-Gatters 177 liegt am Ausgang des zweiten Antivalenzgatters 176, während ein zweiter Eingang über eine Umkehrstufe I78 mit dem Ausgang des NAND-Gatters 17*1 verbunden ist.

Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 101 ist als integrierter Baustein aufgebaut. Derartige integrierte Zähler sind bekannt. Der Zähleingang ζ ist jnit dem Ausgang des NAND-Gatters 177 verbunden, während der Zählrichtunrseingang d am Ausgang 02 des vierten D-Flipflops 175 liegt. Die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Za'hlers 101 sind mit den Ziffern 1 bis 8 bezeichnet. Die Ziffer 1 kennzeichnet dabei die niedrigste Binärstelle (least significant bit), während mit 8 die höchste Binärstelle (most significant bit) bezeichnet ist.

Die Ausgänge 1 bis 8 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 sind mit ersten Eingängen von je einem UND-Gatter 179 bis 186 verbunden. Den zweiten Eingängen der UND-Gatter 179 bis 186 werden Ausgangsfrequenzen f21 bis f28 des zentralen Teilerzählers zugeführt. Die niedrigste Frequenz f28 liegt dabei am zweiten Eingang des UND-Gatters 179, während die höchste Frequenz f21 am Eingang des UND-Gatters I86 liegt und damit der höchsten Binärstelle des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 zugeordnet ist. Die Erzeugung der Frequenzen f21 bis f28 wird unten anhand der Fig. 10 erläutert.

Die Ausgänge der UND-Gatter 179 bis 182 sind zu Eingängen eines NOR-Gatters 187 geführt. Der Ausgang des NOR-Gatters 187 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 188 verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter I85 und I86 liegen an Eingängen eines NOR-Gatters I89. Das UND-Gatter 18*1 ist ausgangsseitig mit einen Eingang eines UND-Gatters 190 sowie mit dem Eingang einer Umkehrstufe verbunden. Der zweite Eingang des UND-Gatters 190 liegt an einer Klemme 192, deren Aufgabe unten anhand der Fig. 12a beschrieben wird. Die Ausgänge der UND-Gatter I83 und 190 sind zu Eingängen eines NOR-Gatters 193 geführt. Der Ausgang des NOR-Gatters IQ3 ist an den zweiten Eingang des UND-Gatters 188 angeschlossen. Die

309851/0045 "^⁵"

-15-" Robert Bosch GmbH · R. 895 Sk/Kb

Gatter 179 bis 193 bilden zusammen don Frequenzsyntheseteil des ersten Teilergatters 102. Dieser Frequenzsy.ntheseteil entspricht in seiner Funktionsweise dem Frequenzsyntheseteil 88, der anhand der Fig. 'Ja oben beschrieben worden ist.

Die Ausgänge des NOR-Gatters ,1-89, der Umkehrstufe 191 sowie des UND-Gatters 188 sind an Einenge eines NAND-Gatters 103 angeschlossen, das die Funktion des in Fig. 5 dargestellten ersten Summierers 103 übernimmt. Die Auspangsleitung des UND-Gatters I88 führt die Frequenz fl3, während an den Ausrangsleitungen des NOR-Gatters 189 und der Umkehrstufe 191 zusammen die Frequenz fl2 anliegt. Die Frequenzen fl2 und fl3 sind oben bei Fig. 5a schon erwähnt.

über die Klemme I68 und eine v/eitere Eingangsklemre 19^ werden einem NOR-Gatter 195 die beiden Untertaktfrequenzen fOl und fO2 zugeführt. Die Ausgänge des UND-Gatters I88 und des NOR-Gatters 195.sind mit Eingängen eines UND-Gatters 11*} verbunden, das die Funktion der in Fig.' 5a beschriebenen vierten Zeitrasterstufe 114 übernimmt. Der Ausgang des UND-Gatters IiH liegt am Zähleingang ζ des Teilerzählers 113, der zum ersten Interpolator 58 gehört.

Der Ausgang des NAND-Gatters IO3 und die Klemme I68 (Frequenzen fl4 und fOl) sind mit Eingängen eines NAND-Gatters 10*4 verbunden, das die Funktion der in Fig. 5a dargestellten zweiten Zeitrasterstufe 104 übernimmt.

Als dritter Summierer 107 (dargestellt in Fig. 5a) dient ein NOR-Gatter 107, dessen drei Eingängen die Ausgangsfrequenzen f24, f26, f28 des zentralen Teilerzählers 10a zugeführt werden. Das NOR-Gatter 107 besitzt einen zusätzlichen Ausblendeingang 197 (Strobe-Singang). Derartige NOR-Gatter mit Ausblendeingang

-46-

309851/004S

Robert Bosch 3rcbll ' R. 895 S'-c/Kb

Stuttgart

sind als integrierte Bausteine bekannt. Der Ausblende in p;anr 197 ist an die Klemme 1?M angeschlossen.. Der Ausblendoinganr; 197 ermöglicht es, bein "!OR-Gatter 10? zusätzlich eine UND-Verknüpfung zu realisieren. Die Ausp^nre des NOR-Gatters 107 sowie des NA;,^TO-Gatters

10'I sind mit Eing/ingen eines NA^!;p-Gatters 105 verbunden, das die Funktion des in Fig. 5a darrestellten zv/eiten Summierers 105 überninrt und mit seinen Ausrang an den Zähleingang ζ des Untersetzerz"hlers 9.9 angeschlossen ist.

Als Untersetzer^'ihler 99 wird beim Ausführungsbeisniel ein intecrierter fibit-Zähler verwendet. Die höchste BinarsteHe (most significant bit) des 6bit-Z-^:inlers v;ird als Ausgang des Untersetzerzählers 99 verwendet. Eo ergibt sich darit eine Frequenzuntersetzung von 6^ : 1.

In Fip;. 9b sind die zeitlichen Verläufe der Einf.an.^sFrequenzen fl und fl6 sovjie der Untertaktfrequenz fOl dargestellt. Die Ausp-.angs signale vreiterer Stufen der Schaltung nach Fig. 9a ".ind ebenfalls aufp;ef''Jhrt und mit f sov/ie der Bezufszahl der betreffenden Stufe bezeichnet. Im folgenden wird zunächst die Funktionsweise der ersten Zeitrasterstufe 97, des Antivalenzgatters 9B und des Schwinguncsunterdrückers 100 anhand der Fip. 9b erläutert. In einem Zeitpunkt t5 (der Zeitnaßstab ist bei Fi^. 9b anders als bei Fig. kb) beginnt ein Impuls der Eingangs frequenz fl. Dieser Impuls fl wird mit der negativen Flanke des nächsten Untertaktircpulses fOl auf den Ausgang des ersten D-Flipflops übertragen. 3ei der negativen Flanke des übernächsten Untertaktimpulses fOl (Zeitpunkt t7) wird der Impuls fl auf das zweite D-Flipflop 170 übertragen. Das NAMD-Gatter 171 gibt einen neeativen Aus^anfsimpuls fl71 ab, solange der ISincancsimpuls fl zv;ar auf das erste D-Flipflon I67 aber noch nicht auf das zweite D-Flipflop 17Ο übertragen ist. Die Impulsdauer der AusEangsimpulse des MAND-Gatters 171 ist also gleich der Periodendauer der Untertaktfrequenz fOl. Ein D-Flipflop ist allgemein dadurch charakterisiert, daß das

309851/0045 ^⁷"

BAD ORiGINAL

-n-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Xb

Stutgart.

an seinem Eingang D liegende·Signal beim nächsten Taktimpuls auf den Ausgang Ql übertragen wird.

Zwischen t5 und t7, nämlich im Zeitpunkt t6, beginnt ein Impuls der rückte führten Frequenz fl6 (Ausgangs frequenz des Untersetzerzählers 99). Dieser Impuls >;ird mit dem Ende des nächstfolgenden Untertaktircpulses fOl, also auch im Zeitpunkt t7 auf das dritte D-Flipflop 172 übertraren, an dessen Ausgang Q2 deshalb in der Folgezeit ein L-Signal ansteht. Das NA'JD-Gatter 173 gibt in der Zeit zwischen der. Beginn des Imoulses fl6 und der üoertrarunp; auf das dritte D-Flipflop 172 einen nerativen Ausgangsimnuls ab, weil während dieser Zeit an seinen beiden Eingängen L-3ipnale liefen. Weil die dem Untersetzerzähler nachgeschaltete Zeitrastorstufe 172, 173 einfacher aufgebaut ist als die erste· Zeitrasterstufe 97, ist die Dauer ihrer Ausgangs imnulse variabel und nicht gleich der Periodendauer der Untertaktfrequenz fOl. Dadurch v.-ird das im nächsten Absatz beschriebene NA\^TD~Gatter 17*1 notwendig.

Das Antivalenzgatter 98 vergleicht die beiden Impulsfolgen fl71 und fl73 miteinander. Es gibt nur dann ein L-Signal an seinem Ausgang ab, wenn die beiden Eingangssignale verschieden sind. Da die Impulsdauern der Frequenzen fl71 und fl73 nicht gleich sind, können am Ausgang des Antivalenzgatter 98 auch Impulse auftreten, wenn die beiden Eingangsimpulse fl und fl6 gleichzeitig auftreten. Dies ist am Beispiel des zwischen t5 und t6 auftretenden Impulses f9 8 zu sehen. Das NAND-Gatter blendet die vom Antivalenzgatter 98 komrenden Impulse mit der Untertaktfrequenz fOl' aus, d. h. an seinem Ausgang kann nur während der Impulsdauer der Untertaktfrequenz fOl ein O-Signal liegen, falls gleichzeitig das Antivalenzgatter 98 ein L-Signal abgibt.

Da die nach Fig. 9b jeweils.ersten Impulse der Frequenzen fl und fl6 innerhalb einer Periodendauer der Untertaktfrequenz fOl auftreten und die Flipflops l6'7, 170 und 172 nur mit fOl weiter-

-'48- 309851/OiUS

BAD

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

geschaltet werden, sind diese beiden ersten Impulse fl und flfi als gleichzeitig, zu betrachten. Das Antivalenzgatter 98 unterdrückt sie in Zusammenwirken mit dem NAIID-Gatter 17^, wie es aus dem Impulszug f!7'l in Fig. Qb zu ersehen ist.

Gleichzeitig eintreffende Impulse der Frequenzen fl und fl6 werden also schon vor dem Eingang des Schvn ngungsunterdrückers 100 ausgeblendet. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 101 kann deshalb keine Fehlzählungen vornehmen. Der Schwingungsunterdrücker hat die schon oben erwähnte Aufgabe> jeweils den ersten Zählimpuls einer Zählrichtung zu unterdrücken, damit ein periodisches Hin- und Herzählen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 um eine Stelle sicher vermieden wird. Ein derartiges Hin- und Herzählen könnte nämlich leicht zu Rege!schwingungen führen, wenn im eingeschwungenen Zustand des Frequenz-Zahlen-V'andlers die beiden Frequenzen fl und fI^ gleich gro,ß sind und ihre Impulse abwechselnd auftreten. Das vierte D-Flipflop 175 im Schwingungsunterdrücker 100 übernimmt das invertierte Ausgangssignal des NA'JD-Gatters 17 auf seinen Ausgang Q2 zu dem Zeitpunkt, in dem sich das Ausgangssimal des "A'JD-Gatters 17^ in positiver Richtung ändert. rJs ist hier noch nachzutragen, da^ die Takteingänge der D-Flipflops , 167, 170, 172 und 175 von der positiven Flanke des Eingangsimpulses ausgelöst (getriggert) werden. Solche positiv-flankengesteuerte Flipflops sind als integrierte Bausteine bekannt. Das Ausgangssignal des vierten D-Flipflops 175 kann sich also nur ändern, wenn sich auch das Ausgangssig'nal des NAiJD-Gatters 173 geändert hat. Dieses Nachziehen des vierten D-Flipflops 175 erfolgt aber erst bei der Rückflanke des nächsten Ausgangsimpulses fl7ü. Wenn sich das Ausgangssignal des HA'JD-Gatters 173 geändert hat, dann liegen zunächst bis zum Zeitpunkt des Nachziehens des vierten Flipflops 175 an beiden Eingängen des zweiten Antivalenzgatters 176 die gleichen Signale, weil nämlich das komplementäre Aus gangssignal Q2 des vierten Flipflops verarbeitet wird. In dieser Zeit gibt also das zweite Antivalenzgatter 176 ein O-Signal an das NAND-Gatter 177 ab, so daß dieses keine Zählirmulse an den Vorwärts-Rückv.'ärts-Zähler

309851/0045 "^⁹"

Robert Bosch GmbH . R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

101 übertragen kann. Erst wenn beim zweiten Impuls einer Zählrichtung das vierte Flipflop 175 auf das Ausgangssignal des NAND-Gatters 173 nachgezogen ist, liegen an den beiden Eingingen des zweiten Antivalenzgatters 176 verschiedene Signale. Das daraus resultierende L-Signal am Ausgang des zweiten Antivalenzgatters 176 gibt den Weg der Zählimpulse vom NAND-Gatter 174 über die Umkehrstufe 178 und das NAND-Gatter 177 zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler iOl frei.

Im einzelnen wird dieser· Vorgang nun anhand der Fig. 9b erläutert, Im Zeitpunkt t8 beginnt ein zweiter Impuls der Eingangsfrequenz f1. Dieser bewirkt in der oben beschriebenen Weise einen Ausgangsimpuls f98 des ersten Antivalenzgatters 98 und nach einem Zeitpunkt t9 einen negativen Ausgangsimpuls fl7^ des NAND-Gatters 17^. Mit der positiven Rückflanke des Ausgangsinpulses fl7^ wird das Ausgangssignal des NAND-Gatters 173 ~ nämlich ein L-Signal - auf das vierte D-Flipflop 175 übertragen, dessen Ausgang Q2 deshalb auf O-Signal springt. Vor dieser -übertrap;ung lag ah beiden Eingängen des zweiten Antivalenzgatter 176 das gleiche (L-) Signal," so daß der Ausgang des Antivalenzgatters 176 ein O-Signal abgab. Der erste, positiv zu bewertende Zählimpuls der Frequenz fl kann deshalb im Zeitpunkt t9 noch nicht auf den Zähleingang 2 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 übertragen werden.

Anders verhält es sich beim nächsten Eingangsimpuls fl, der im Zeitpunkt tlO beginnt. Auch dieser Impuls bewirkt einen Ausgangsimpuls des ersten Antivalenzgatters 98 und nach einem Zeitpunkt tll auch einen negativen Ausgangsimpuls des NAND-Gatters 17^. Da zwischen t9 und tlO kein weiterer Eingangsiinpuls fl6 aufgetreten-ist, hat sich in diesem Zeitraum auch das Aus-sangssignal des NAND-Gatters 173 nicht geändert. An den beiden Eingängen des zweiten Antivalenzgatters 176 liegen verschiedene Signale und das zweite Antivalenzgatter 176 gibt ein L-Signal ab. Der nach dem Zeitpunkt tll auftretende Impuls fl7^ v/ird in der Umkehrstufe I78 invertiert und bewirkt zusammen mit dem Ausgangs-

3098S1/0045 "⁵°~

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

si final des zweiten Antivalenzgatter?. Πβ einen negativen ZShI-iirpuls am Ausgang des NAUD-Gatters 177. Dieser im Zeitpunkt tll auftretende Zählimpuls verändert als erster den Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Za'hlers 101, und zwar in positiver Richtung, weil gleichzeitig am Zählrichtungseingang d das O-Ausgangssignal des vierten D-Flipflops 175 liegt.

Das Ausgangssignal des "ie- en D-Flipflops 175 liefert also gleichzeitig die Information über die Zählrichtung des Vorwärts-Rückw«rts-Zählers IQl. Das vierte D-Flipflop 175 erfüllt demnach zwei Aufgaben: einerseits stellt es fest, ob zwischen zwei Zählinipulsen an Ausgang des NAND-Gatters IJ^ ein Vorzeichenwechsel des NA'ID-Gatters 173 stattgefunden hat, also ob zwei Impulse entgegengesetzten Vorzeichens aufeinandergefolgt sind. Andererseits i3t iir. vierten D-Flipflop 175 auch eingespeichert, ob gerade ein Impuls oder eine Impulspause des Untersetserzihlers 99 vorliegt.

Die Schaltvorginge beim Aufeinanderfolgen zweier Impulse verschiedener Zählrichtung werden in folgenden anhand des zweiten Eingangsircpulses fl6 erläutert, der im Zeitpunkt tl2 beginnt. In der oben schon beschriebenen Weise führt der Eingangsimpuls fl6 zu einen Impuls f9S am Ausgang des ersten Antivalenzgatters und zu einem Impuls fl7^, der im Zeitpunkt tl3 am Ausgang des NAND-Gatters 17¹J beginnt. Mit der Rückflanke des Impulses fl7*J wird das (geänderte) Aus gangs signal des NAND-Gatters 173 auf den Ausgang Q2 des vierten D-Plipflops 175 übertragen. Bis zu dieser übertragung liegen nun aber in Folge der Änderung des Signals fl73 an den beiden Eingängen des Antivalenzgatters 176 O-Signale, so daß dieses ebenfalls ein O-Signal abgibt und die übertragung von Zählimpulsen sperrt. Nach den beiden positiven Zählimnulsen (Zeitpunkte t9 und tll) wird demnach der erste, im Zeitpunkt tl3 auftretende ZeitimpuLj unterdrückt.

Infolge der Unterdrückung alternierender Einjrangsiiapulse im

309851/0045 _₅₁.

Robert Bosch GmbH . R. 895 S,c/Kb

Stuttgart ·

■Schwingungsunterdrücker 100 ändert sich der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 v/eniger häufig. Dadurch werden die Grenzschwingungen des Regelkreises um 1 Bit im eingeschwungenen Zustand unterdrückt. Der Zählerstand des Zählers 102 bleibt stabil, wenn er genau auf die Eingangsfrequenz fl nachgezogen ist.

Gleichzeitig ergibt sich allerdings auch eine Zeitverzögerung, da jeweils erst der zweite Zähliir.puls einer Zählrichtung unterdrückt wird. Diese Zeitverzögerung läßt sich aber in der Größenordnung vreniger hundert Mikrosekunden halten, wenn die Eingangsfrequenz fl hinreichend hoch ist. Diese kleine Zeitverzögerung wirkt sich dann auf den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr störend aus.

Nach der Beschreibung der Eingangsschaltung folgt nun. die Funktionsbeschreibung der übrigen Bauteile des SchaltpTanes nach Fig. 9a. Der Frequenzsyntheseteil des ersten Teilergatters 102 ist etwas komplizierter aufgebaut als der oben bei der Fig. ^a beschriebene Frequenzsyntheseteil. Dies rührt daher, daß das Teiler· gatter 102 zwei Ausgangsfrequenzen fl2 und fl3 abgeben muß, von denen die zweite im ersten Interpolator 58 weiterverarbeitet wird. Das NAND-Gatter I03 erfüllt für die weiterzuführende Frequenz fl^ die gleiche Aufgabe wie das ODER-Gatter 95 nach Fig. 4a: es faßt die einzelnen Ausgangsfrequenzen des Frequenzsyntheseteils 102 in einer ODER-Verknüpfung zusammen. Auch ein NAND-Gatter kann nSmlich eine ODER-Verknüpfung erzeugen, weil an seinem Ausgang ein L-Signal ansteht, sobald einem der Eingänge ein O-Signal zugeführt wird. Alle Ausgangssignale der UND-Gatter 179 bis 186 - die in ihrer Funktionsweise den UND-Gattern 92 bis 9*J nach Fig. ka entsprechen - werden über die Gatter I89, 190, 193, 187 und I88 sowie über die Umkehrstufe 191 dem NAND-Gatter IO3 zugeführt, so daß im Aus gangssignal des NAND-Gatters IO3 je nach dem Zählerstand des Vorwärts-Rückw'irts-Zählers 101 alle Aus gangs frequenzen f21 bis· -f28 des zentralen TeilerzShlers 106 enthalten sein können.

309851/0CU5

Robert Bosch GmbH ■ R· 895 Sk/Kb

Stuttgart ·

Die höchsten, mit 8, 7, 6 bezeichneten Binärstellen des Vorwärts-Rückw^firts-Z£hlers 101 sind für die Intervalldekodierunp" zuständig, während sich innerhalb der einzelnen Intervalle nur die untersten fünf bzw. sechs Bin^rstellen ändern.

Im ersten und im zweiten Intervall Il und 12 müssen für die Ausgangs frequenz fl3, die im Interpolator weiterverarbeitet wird, die untersten fünf Binärstellen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 verarbeitet werden. Dies wird weiter unten bei der Intervalldekodierung anhand der Fig. 12a noch näher erläutert. Die Umschaltung von fünf auf sechs Binärstellen übernimmt das UND-Gatter 190. Die beiden NOR-Gatter 193, 187 könnten auch zu einem einzelnen NOR-Gatter zus einmenge faßt werden, wobei dann das UND-Gatter I88 nicht mehr notwendig wäre. Die Darstellung mit zwei getrennten NOR-Gattern 193, 187 wurde gewählt, weil nur Gatter mit maximal vier Eingängen als integrierte Bausteine handelsüblich sind.

Die beiden NOR-Gatter 193, "187 erfüllen also im Zusammenwirken mit dem UND-Gatter 188 für die Frequenz fl3 die gleiche Aufgabe wie das ODER-Gatter 95 in Fig. ^a.

Bei komplizierterer Intervallaufteilung kann es sich als notwendig erweisen, zur Erzeugung der Frequenz fl3 ein gesondertes, von Intervalldekodierer 110 gesteuertes Teilergatter vorzusehen. Dies wird durch die Forderung begründet, daß die Frequenz fl3 am Nullpunkt jedes einzelnen Intervalles Il bis 15 den Wert Null annimmt. Dieses getrennte Teilergatter ist bei dem in Fig. 9a dargestellten Ausführungsbeispiel reduziert auf das UND-Gatter 190, das nur innerhalb des ersten und des zweiten Intervalles II, 12 die Weiterleitung der Frequenz f23 zum NOR-Gatter 193 nicht gestattet. Die 'Änderung der Binärzahlen am Ausgang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers wird weiter unten anhand der Figuren 12a und 12b für die sinzelnen Intervalle Il bis 15 näher erläutert.

309851/004B -53-

jtobert Bosch GmbH R. 895 Sk/X

Stuttgart

Die konstante Vers chiebungs frequenz fl5> die zur Kompensation der Nullpunkts frequenz des Luftdurchsatzmessers 25, 28 (s. Fig. 1) dient, wird aus den Aus gangs frequenzen f2*i, f26 und f28 des zentralen Teilerz-'ihlers 106 erzeugt. Auch das NOR-Gatter 107 entspricht in seiner Wirkungsweise dem ODER-Gatter 95 nach Fig, ⁴Ia.. Ansteuernde UND-Gatter sind nicht erforderlich, weil nur eine konstante Frequenz fl5 erzeugt werden muß. Die Frequenz fl4 und die Frequenz fl5 werden in zwei verschiedene Zeitraster fOl und fO2 gebracht. Das NAND-Gatter 10Ί bringt die Frequenz fl4 in das Zeitraster fOl. Der Ausblendeinrang 197 des NOR-Gatters 10) v/ird mit der Untertaktfrequenz fO2 angesteuert, so daß das NOR-Gatter IO7 nur während der Dauer der Untertaktinipulse fO2 ein O-Signal abgeben kann. Die Rolle der dritten Zeitrasterstufe 108 xtfird also vom Ausblendeingang I97 übernommen. Das NAND-Gatter 105 bewirkt wieder.eine ODER-Verknüp.fung verschiedener O-Signale und kann demnach als zweiter Summierer 105 (s. Fig. 5a) verwendet werden.

Die Fig. 9c zeigt einen abgewandelten Teil des Schaltplanes nach Fig. 9a; damit soll gezeigt werden, daß sich die Zeitrasterstufe 97, der Subtrahierer 98 und der Schwingungsunterdrücker 100 nach Fig. 5a auch noch als andere Schaltungsverknüpfungen realisieren lassen. Die Zeitrasterstufe 97 ist mit den beiden D-Flipflops 167, 170 und dem NAND-Gatter gleich aufgebaut wie nach Fig. 9a. Die dem Untersetzerzähler 99 nachgeschaltete Zeitrasterstufe ist durch ein weiteres D-Flipflop 172a so ergänzt, daß ihr Schaltungsaufbau gleich wie bei der ersten Zeitrasterstufe 97 ist.

An die beiden Zeitrasterstufen schließen sich zwei UND-Gatter 291, 292 an. Das UND-Gatter 291 liegt mit einem Eingang am

-54-

309851/0046

Robert Bosch GmbH. R. 895 3k/Kb

Stuttgart

Ausgang des NAND-Gatters 173 und mit dem anderen Eingang über eine Umkehrstufe 293 am Ausgang des NAND-Gatters 171. Das UND-Gatter 292 ist mit einem Eingang an das NAND-Gatter 171 und mit dem zv/eiten Eingang über eine Umkehrstufe 294 an das NAND-Gatter 173 angeschlossen.

Ein JK-Flipflop 295 ist mit seinem Eingang J an das UND-Gatter 291 und mit seinem Eingang K an da3 UND-Gatter 292 angeschlossen. Dem Takteingang des JK-Plipflops 295 wird die Untertaktfrequenz fO4 zugeführt. Der Eingang J und der Ausgang Ql des JK-Flipflops sind mit zwei Eingingen eines UND-Gatters 296 verbunden. Der Eingang K und der Ausgang Q2 des JK-Flipflops 295 sind zu zwei Eingingen eines UND-Gatters 297 geführt. Die Ausgange der beiden UND-Gatter 296, 297 liegen an Eihg^ngen eines ODER-Gatters 298.

Der Ausgang des· ODER-Gatters 298 ist mit dem Zähleingang ζ des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 verbunden, während der Ausgang des UND-Gatters 297 am Zählrichtungseingang d liegt.

Die Schaltung nach Fig. 9c ist etwas aufwendiger als die entsprechende Schaltung nach Fig. 9a, ist dafür aber in ihrer Wirkungsweise leichter zu verstehen. Die Funktionsweise der beiden eingangsseitigen Zeitrasterstufen mit den Flipflops 167, 170 bzw. 172a, 172*ist oben schon bei der Fig. 9a erläutert worden. Die beiden NAND-Gatter 171, 173 geben Impulse ab, die im Zeitraster fOl liegen; die Impulsdauer ist dabei gleich einer Periodendauer der Frequenz fOl. Die O-Nutzimpulee an den Ausgängen der NAND-Gatter 171, 173 werden durch die Umkehretufen 293, 29*1 in L-Impul3e umgewandelt.

Gleichtzeitig an den Ausgängen der Umkehrstufen 293, auftretende L-Impulse werden durch die UND-Gatter 291 unterdrückt. Wenn z.B. die Umkehrstufe 293 ein L-Signal abgibt, dann kann das UND-Gatter 291 dieses L-3ignal nur dann weiter

309851/0(US -55-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart

geben, wenn gleichzeitig auch das NAND-Gatter 173 ein L-Signal abgibt. Dies ist aber v.'ährend der Impulspause des NAND-Gatters 173 der Fall.

Die Funktion des SchwingungsUnterdrückers 100 übernimmt das JK-Flipflon 295 im Zusammenwirken mit den UUD-Gattern 296, 297. Die an den Einengen J, K des JK-Flipflops 295 liegenden Signale werden nämlich erst beim nächsten Taktimpuls auf die Ausgange Ql, Q2 übertrafen. Der erste, positiv zu zählende Impuls am Ausgang des UND-Gatters 291 ruft deshalb noch kein L-Signal am Ausgang des UND-Gatters 296 hervor. Erst beim zweiten in gleicher Richtung zu zahlenden Impuls liegen an beiden Eingingen des UND-Gatters 296 L-Signale. Gleichzeitig liegt am Ausgang des UND-Gatters 297 ein O-Signal, das über den Zählrichtungseingang d die positive Zählrichi.ung festlegt. "

Die Funktion des Antivalenzgatters 98 nach Fig. 9a wird durch die Baugruppen 291 bis 29*1 und 298 nach Fig. 9c übernommen. Der Subtrahierer 98 enthält deshalb bei der Ausführungshorn nach Fig. 9b kein Antivalenzgatter, das als getrennte Baugruppe vorgesehen ist.

Der zentrale Teilerzähler IO6 nach Fig. 10 besteht aus einem 8 bit-Vorwärts-Zähler 198 und einem Dekodierteil 199, der eigentlich zu den einzelnen Teilergattern 102, ill usw. gehört. Der Dekodierteil 199 ist aber für alle angesteuerten Teilerpatter gemeinsam und wird deshalb dem zentralen Teilerzähler zugerechnet. Der Vorwärts-Zähler 198 weist einen Zähleingang ζ auf, dem die Untertaktfrequenz f05 zugeführt wird. Seine acht Binärstellenausginge sind mit den Ziffern 1 bis 8 bezeichnet.

Es werden dabei die inversen Ausgänge des Zählers 198 verwendet; diese geben O-Nutzsignale ab.

An den ersten Ausgang 1 ist eine Umkehrstufe 200 angeschlossen, die an ihren: Ausgang die Frequenz f21 abfibt. Die Umkehrstufe 200 und der zweite Ausgang des Vorwärts-Zähler3 19 8 sind mit

30S851/004S

-56- .
Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart 22269 A 9

Eingängen eines HOR-Gatters 201 verbunden, das an seinem Ausgang die Frequenz f22 abgibt. Der erste Ausgang 1 und der zweite Ausgang 2 sind weiterhin an ein NAND-Gatter 202 angeschlossen; der Ausgang dieses NAND-Gatters 202 sowie.der dritte Ausgang 3 des Vorwärts-Zählers 198 sind mit einem NOR-Gatter 203 verbunden, das an seinem Ausgang die Frequenz f23 abgibt. Die Schaltungsverknüpfung wiederholt 31ch bei den folgenden Ausgängen des Vorwärts-Zählers 198 periodisch. Zur Abgabe der Frequenzen f2M bis f28 ist jeweils ein NOR-Gatter 204 bis 208 vorgesehen. Der erste Eingang jedes NOR-Gatters 204 bis 208 ist mit einem Ausgang 4 bis 8 des Vorwärts-Zählers 198 verbunden. Der zweite Eingang jedes NOR-Gatters 204 bis 208 liegt am Aus fang eines NAND-Gatters 209 bis 213. Jedes NAND-Gatter 209 bis 213 ist mit einem Eingang an den Ausgang des Zählers 198 angeschlossen, der dem mit dem zugehörigen NOR-Gatter 204 bis 208 verbundenen Ausgang vorangeht. Der zweite Eingang jedes NAND-Gatters 209 bis 213 ist über eine Umkehrstufe 214 bis 218 mit dem Ausgang des vorangehenden NAND-Gatters 209 bis 213 verbunden.

Die Ausgangs frequensen f21 bis f28 des zentralen Teilerzählers IO6 sind zeitlich so gegeneinander versetzt, vde es bei dem einfacheren Teilerz'ihler nach Fig. 4a anhand der Frequenzen Π3, f89 und f91 dargestellt ist. Die einzelnen Impulse der Frequenzen f21 bis f28 schließen sich also unmittelbar aneinander an, so daß in Frequenzsyntheseteil des zugehörigen Teilergatters noch eine Zeitrasterung mit einer der Untertaktfrequenzen vorgenormen werden muß.

f
Die erste Ausgangsfrequnz f21 hat wie die Frequenz f73 nach Fig, 4b die halbe Frequenz der Untertaktimpulse fO5. Die Nutzimpulse an den Ausgingen 1 bis 8 des Zählers 198 sind O-Signal-Impulse, so daß die Frequenz f21 nach Invertierung in der Umkehrstufe 200 L-Nutzimpulse enthält.

Am Ausgang des NOR-Gatters 201 kann nur dann ein L-Signal stehen, wenn gleichzeitig der zweite Ausrang 2 ein 0-Sif-nal und der ors+e

309851/0045

-'57-

-57-Robert Bosch GmbH R- 895.Sk/Kb

Ausgang 1 ein L-Sirrnal ab'gibt. In gleicher V/eise kann das NOR-Gatter 203 nur einen L-Impuls abgeben> wenn der dritte Ausgang 3 des Zahlers 19B ein O-Sipnal und die beiden Ausgänge 1, 2 je ein L-Signal abgeben; in diesen Fall liegt n-'irr.lich am Ausgang des NAND-Gatters 202 ein zweites 0-oignal, welches das L-Signal am Ausgang des NOR-Gatters 203 bewirkt. Da sich der Schaltungsaufbau bei den weiteren Stellen periodisch wiederholt, gelten jeweils die gleichen Bedingungen für die Verknüpfung der Ausgangsfrequenzen des Zählers 198 zu den Ausgangsfrequenzen f21 bis f28 des Dekodierteils 199.

In Fig. 11a ist der Schaltplan des in Fig. 5a beschrieben Untertakterzeugers 109 dargestellt. Der Untertakterzeuger enthält eingangsseitig einen 2 bit-Vorwärtszähler, der aus zwei JK-Flipflops 219, 220 besteht. Die beiden Eingänge J, K des ersten Flipflops 219 liegen auf L-Signal, während der erste Ausgang Ql mit den beiden Eingängen J, K des zweiten Flipflops 220 verbunden ist. Die Takteingänge der beiden Flipflops 219, 220 sind mit einer Klemme 221 verbunden, der die Taktfrequenz- fO zugeführt wird. Beim Ausführungsbeispiel wird die Taktfrequenz fO = 3,072MHz in einem nicht dargestellten Quarzoszillator erzeugt .

Die Klemme 221 ist weiterhin mit je einem Eingang zweier NAND-Gatter 222, 223 verbunden. Der zweite Eingang des NAND-Gatters 222 liegt am ersten Ausgang Ql des zweiten Flipflops 220, während der zweite Eingang des NAND-Gatters 223 mit dem zweiten Ausgang Q2 des Flipflops 220 verbunden ist.

An den Ausgang des NAND-Gatters 222 sind zwei NOR-Gatter 22'4, 225 mit je einem Eingang angeschlossen. Die zweiten Eingänge der beiden NOR-Gatter 224, 225 sind mit den Ausgängen.^2 bzw. Ql des ersten JK-Flipflops 219 verbunden.' In gleichartiger Schal- tungsverknüpfung sind zwei weitere NOR-Gatter 226, 227 mit dem Ausgang des NAND-Gatters 222 und mit den beiden Ausgängen Ql, Q2 des ersfeen JK-Flipflops 219 verbunden.

309851/0045 "58-

-58-Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Kb

Stuttgart 22269 A

Die Untertaktfrequenz fO5 zur Steuerung des zentralen Teilerzihlers 106 wird direkt am zweiten FlipfloD 220 abgenommen. Ihre Frequenz beträrt beim Ausführungsbeispiel 768kHz und das Tastverhältnis ist =1:1. Die Untertaktfr quenzen fOl bis f04 haben die gleiche Frequenz, aber das TaktverhSltnis 1:7, wobei das Verhältnis von Impulsdauer zu Pausendauer als Taktverhälfcnis bezeichnet ist. :.' Untertäktfrequenzen fOl bis fO4 (s. Fig. lib) können an den Ausgingen der NOR-Gatter 227 bis 224 abgenommen werden. Das Zustandekommen der Untertaktimpulse wird nur kurz am Beisoiel der vierten Untertaktfrequenz f04|erläutert: das Ausgangssignal des HOR-Gatters 224 kann nur dann ein L-Signal sein, v/enn sowohl da3 NA?JD-Gatter 222 als auch , der zweite Ausgang Q2 des ersten JK-Flipflops 219 je ein 0-3ignal abgeben. Das NAND-Gatter 222, kann aber nur dann ein O-Signal abgeben, v/enn sowohl an der Klemme 221 als auch arr. ersten Ausrang Ql des zweiten JK-Flipflops 220 L-Signale liegen. Deshalb hat jede Untertaktfrequenz genau die gleiche Impulsdauer wie die Taktfrequenz fO.

In Fig. 12a ist der Schaltplan des in Fig. 5a dargestellten Intervalldekodierers 110 näher ausgeführt. Drei mit den höchsten Stellen des Vorwärts-RückwMrts-Zählers 101 verbundene Aus^angsleitungen 228, 229, 2 30 führen zu Eingingen des Intervalldekodierers 110. Die beiden Aus gangs leitungen 229, 230 (7. und 8. Stelle des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101) führen zu zwei Eingängen eines NAMD-Gatters 2 31, dessen Ausgang mit 15 bezeichnet ist. Die dritte Ausgangsleitung 230 ist direkt und die zweite Ausgangsleitung 229 über eine Umkehrstufe 232 mit je einem Eingang eines NAND-Gatters 2 33 verbunden, dessen Ausgang mit 14 bezeichnet ist. Ein weiteres NAND-Gatter 234 ist mit einen Eingang direkt an die Leitung 229 und mit dem anderen Einganr über eine Umkehrstufe 235 an die Leitung 2 30 angeschlossen. Der Auspan, des NAND-Gatters 234 ist mit 13 bezeichnet.

Die Ausginge der beiden Umkehrstufen 232, 235 sind zu Eingingen

309851/0045

Robert Bosch GmbH R. 895 "Sk/Kb

Stuttgart · _Λ^

eines NAND-Gatters 236 geführt; dessen Ausgang ist mit der Klemme 192 verbunden, die schon bei Piß.' 9a erw'jh nt /worden ist. Ein NAND-Gatter 237 ist mit einen Eingang über eine Umkehrstufe 238 an die Klemme 102 und mit dem anderen Eingang an die erste Ausgangs leitung 228 (6. Stelle des Vorwärts-Rückwirts-Zählers 101) angeschlossen. Ein NAND-Gatter 239 liegt mit einem Eingang am Ausgang der Umkehrstufe 238 und mit dem anderen Eingang über eine Umkehrstufe 240 an der ersten Aus gangsleitung 228.

Zur Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 12a muß nun nochmals die Fig. 5c herangezogen werden. Die um die konstante Verschiebungsfrequenz fl5 verminderte Eingangsfrequenz fl wird im Vorwarts-Rückwärts-Zähler 101 in eine Binärzahl umgesetzt. Die Eingangfrequenz fl bzw. die zugehörige Binärzahl am Ausgang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 muß nun für die lineare Interpolation in einzelne Bereiche bzw. Intervalle Il bis 15 aufgeteilt werden. Beim Ausführungsbeispiel wurde die Aufteilung so gewählt, daß sich folgende Zuordnung der Binärzahlen am Ausgang des Vorwärts-Rückw^rts-Zählers lOi zu den Intervallen Il bis 15 erribt:

Tabelle 1

Il	: 00000000	bis	OOOLLLLL
12	: 00L00000	bis	OOLLLLLL
13	: OLOOOOOO	bis	OLLLLLLL
in	: LOOOOOOO	bis	LOLLLL-LL
15	: LLOOOOOO	bis	LLLLLLLL.

Man sieht aus Tabelle 1, daß nur die drei höchsten Stellen (most significant bits) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 für die Intervalldekodierung herangezogen werden müssen. In Fig. 12b sind die logischen Verknüpfungen angegeben, die zwischen den Aus gangs Signalen des Vorvrärts-Rückvrärts¹Zahler3 101 und den einzelnen Intervallen bestehen. Aus diesen logi-

309851/0045

-60-

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

Stuttgart 2226949

sehen Verknüofungen ergibt sich ohne weiteres die Gatterbeschaltung des Intervalldekodierers nacn Fig. 12a. Die an den Ausgängen 6, 7, 8 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 liegenden Signale sind in Fig. l?b mit C6 , C7 und C8 bezeichnet. Ein Querstrich über einerr einzelnen Signal oder über einer Verknüpfung von Signalen bedeutet eine Invertierung. Ein Punkt zwischen zwei Signalen bedeutet eine UND-Verknüpfung.

In der ersten Soalte der Fig. 12b stehen -die einzelnen Intervalle, in der zweiten ^qnalte sind die zugehörigen Binärzahlen nach Tabelle 1 aufref'ihrt und in der dritten Spalte sind die den einzelnen Binärzahlen entsprechenden .Signalverknüpfungen aufgezeichnet. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Nutzsignale an den mit Il bis 15 bezeichneten Gatterausgängen 0-Signale sein missen. Zum Beispiel muß das Signal 15 dann ein 0-Signal sein, wenn an den beiden Ausgängen 7₃ 8 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 zwei L-Signale liegen. Die Verknüpfung nach Fig. 12b v?ird in diesem Fall durch das NAND-Gatter 231 erzeugt, das zunächst eine UND-Verknüpfung zwischen B8 und B7 schafft und diese Verknünfung dann invertiert. Als schwierigeres Beispiel sei das Intervall 12 genannt. Dabei muß die in Fig. 12b angegebene lorische Verknüofung realisiert werden. Zunächst wird durch das MAND-Gatter 236 nit nachgeschalteter Umkehrstufe 238 eine U^;ID-Verknünfung zwischen den vorher in den Umkehrstufen 232 j 235 invertierten Signalen B7 und B3 erzeurt. Das Ausganfssignal der Umkehrstufe 238 wird dann zusarr-men mit dem nichtinvertierten Signal B6 dem iJA'ID-Gatter 237 zugeleitet, das eine UiID-Verknünfung mit nachfolgender Invertierung bewirkt. Die übrigen Intervallsigrale Il bis 15 werden in entsprechender V/eise erzeugt.

Die Kler.me 192 muß ein O-Signal abgeben, wenn eines der Inter-

309851/0045

- 61 Robert Bosch GrbH R. 895 Sk/Jr

valle Tl oder 12 vorliegt, v;eil dann zur Synthese der Frequenz fl3 (s. Fig. 9a) nur die fünf niedrigsten Stellen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 101 berücktsichtigt werden dürfen. Das Ausgangssignal der 6. Stelle darf nicht über das UIJD-Gatter 190 weiterpeleitet werden. Bei diesen beiden Intervallen Tl und liefen an den beiden Aus pangs leitungen 229, 230 Ö-Signale, die in den Umkehrstufen 232, 235 invertiert v/erden. Gerade dann, wenn an den beiden Eingängen des .iAND-Gatters 236 L-Signale liegen, gibt dieses das erforderliche O-Signal ab, das anzeigt, daß entweder das erste oder das zweite Intervall vorliegt.

In Fig. 13 ist der Schaltplan des zweiten Teilergatters 111 und des Konstantensoeichers 112 (s. Fig. 5a) dargestellt. Von zweiten Teilergatter 111 ist wiederum nur der Frequenzsyntheseteil gezeigt, da in diesem die Ausgangsfrequenzen f21 bis- f28 des zentralen Teilers^hlers 106 verarbeitet werden. Der Frequenzsyntheseteil 111 enthält eingangsseitig acht UND-Gatter 241 bis 248, deren Ausgänge zu Eingängen eines ODER-Gatters 249 geführt sind. Den ersten Eingang jedes UND-Gatters 24l bis 248 wird eine der Frequenzen f21 bis f28 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 249 ist mit einen Eingang eines NAND-Gatters 1120fverbunden, das die Funktion der 5.Zeitrasterstufe 112ö[(s· Fig. 5a) übernimmt. Am Ausgang des NAND-Gatters 112akann daher die Frequenz fl7 abgenommen werden, die im Zeitraster fO3 liegt.

Der zweite Eingang des ersten UliD-Gatters 241 ist über eine Umkehrstufe 250 mit den Ausgang 15 des Intervalldekoöierers 110 verbünden. Der zvieite Eingang des zweiten UND-Gatters 2^2 liegt über eine Umkehrstufe 251 am Ausgang 14. Weiterhin ist der zweite Eingang des dritten U^TiD-3atters 2^3 mit dem Ausgang eines NANO-Gatters 252 verbunden, dessen Eingänge mit den Ausgängen 15 und 13 verbunden sind. Beim vierten UMD-Gatter 244

309851/00*5 " ⁶² "

- 62 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

ist der zweite Einfang über eine Umkehrstufe 253 mit der Ausgangsklemme 12 verbunden. Dar, fünfte UND-Gatter 245 ist über ein UND-Gatter 25^1 an die Klemmen 14 und Il angeschlossen. Das sechste UND-Gatter 24^ liegt mit seinem zweiten Eingang am Ausgang der Umkehrstuf· °51. Der zweite eingang des siebenten UND-Gatters 247 ist direkt .:.;' Klemme'15 gef'Ihrt, während der zweite Eingang des achten UO-Gatters 248 an Ausgang eines UND-Gatters 255 liegt, dessen Einenge mit den Klemmen Il und 13 verbunden sind. Die Baugruppen 25O bis 255 bilden zusammen den Konstantenspeicher 112«

Der Frequenzsyntheseteil des zweiten Teilergatters 111 unterscheidet sich in seinem Schaltungsaufbau und in seiner Funktionsweise nicht vom Frequenssyntheseteil 88 nach Fig. 4a. Das ODER-Gatter 2 49 entspricht dem ODER-Gatter 95, während die UND-Gatter 241 bis 248 die Funktion der UND-Gatter 92 bis S^ übernehmen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Vorwärts-Zähler 71 nach Fig. 4a als 3 bit-Zähler aufgebaut ist, während der zentrale Teilz^hler 106 ein 8 bit-Zähler ist.

Der Konstantenspeicher 112 hat die Aufgabe,·für jedes einzelne Intervall Il bis 15 eine bestimmte Binärzahl 31 bis B5 (s. Fig. 5b) zu speichern, die im betreffenden Intervall den betreffenden Wert der Frequenz fll am Tntervallanfang angibt. Es gibt verschiedene Realisieruncsmöglichkeiten für derartige Festwertspeicher, die mehrere Eingangsleitungen Il bis 15 aufweisen und immer dann eine bestimmte Binärzahl abgeben, wenn an einer der Eingangsleitungen ein O-Signal liegt. Genannt seien hier nur magnetische Speicher oder Speicher mit einer Diodenmatrix. Für den Spezialfall des Kraftstoffeinspritzsystems hat es sich als das einfachste Verfahren erwiesen, den Konstantenspeicher 112 als sog. Verdrahtungsspeicher auszubilden..Dabei werden die verschiedenen Eingangsleitungen einfach durch DrMate

309851/0045

- 63 -

- 63 Robert Boscü GmbH R. 895 Sk/Dr

mit den entsprechenden Ausgängen verbunden, wie dies z. B. mit dem Draht zwischen der Kleir.ne I5 und dem UND-Gatter dargestellt ist. Eine Vereinfachung der Verdrahtung ergibt sich im al Ip eine inen, wenn man zwischen den Eingängen und den Ausgängen auch noch Umkehrstufen und Gatter vorsieht, wie es in Fig. 13 mit den Stufen 25O bis 255 gezeigt ist..

Als Beispiel sei hier das Intervall 12 herauspegriffen, in dem an der Klemme 12 ein Q-Signal und an allen anderen Eingangs klemmen L-Signale liefen. In diesem Fall steht am Ausgang des Konstantenspeicners 112 - von oben nach unten gelesen - die in Fig. 13 eingezeichnete Binärzahl OOOLLLL. Die Ausgangsfrequenz fl7 wird im zweiten Intervall 12 also aus den Frequenzen f2^ bis f28 zusammengesetzt. Die zu den übrigen Intervallen gehörenden Binärzahlen lassen sich in gleicher Weise aus dem Schaltplan nach Fig. 13 herauslesen. Es ist dabei allerdings zu beachten, da*?, die Ausbildung des Verdrahtuns;sspeicher3 112 genau an die beim AusfUhrungsbeispiel verwendete Brennkraftmaschine angepaßt ist. Für andere Brennkraftmaschinen und andere Kraftstoffeinspritzsysteme müssen die erforderlichen Binärzahlen am Ausgang des Konstantenspeichers 112 experimentell ermittelt werden.

Damit sind die einzelnen Stufen des Blockschaltbildes nach Fig. 5a in ihren Schaltungseinzelheiten erläutert, nicht näher beschrieben sind lediglich der Teilerzähler II3 mit dem Teilergatter 114 und der Steigungsspeicher 115· Der Steigungsspeicher 115 wird genau gleich wie der Konstantenspeicher 112 al3 Verdrahtungsspeicher aufgebaut. Dabei muß lediglich die Verdrahtung so abgeändert werden, daß an den Ausgangs leitungen gl3 des Steigungsspeichers II5 Binärzahlen anstehen, die den einzelnen Steigungen Al bis A5 (s. Fig. 5c) entsprechen. Der Schaltnlan eines Teilerzählers mit Teilergatter ist schon in Fig. lia beschrieben, so daß sich eine erneute Beschreibung der Schaltungseinzelheiten des Teilerzählers II3 mit dem Teilerr-atter ,11'" erübrigt. Als Zeitrasterstufe 113a l*ßt sich

309851/0045

- 6 U -

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Ur

Stuttgart 2 2269 A

wieder ein UND-Gatter verwenden, dessen einer Eingang an den Ausgang des Teilergatters 114 angeschlossen ist, während der andere Eingang mit dem Untertakterzeuger IO9 verbunden ist.

Auch die Multiplizierer 6*J und 65 nach Fig. 6 stellen Kombinationen aus Baugrunnen dar, deren Schaltungseinzelheiten schon beschrieben sind. Zu beschreiben bleibt lediglich noch der Dividierer 63 nach Fig. 6, dessen genauer Schaltplan in Fig. lila darrestellt ist. VJie schon oben anhand von Fig. 5 erläutert, besteht der Dividierer 63 aus dem Synchronisiergatter 120, dem Vorwärts-Zähler 122 und dem Endstand-Sneicher 123. Der Vorwärtsznhler 122 ist im wesentliche gleich aufgebaut wie der Vorwärts-Zähler 71 nach Fig. ^a und wird daher nur noch kurz beschrieben. Drei JK-Flipflops 256, 257, 258 bilden die wesentlichen Baugruppen des Vorwärts-Zählers 122. Die drei Flipflops 255 bis 258 weisen zusätzliche Rücksetzeingänge R auf, die miteinander verbunden sind und den Rücksetzeingang R des Vorwärts-Zählers 122 bilden. Der Zähleingang ζ wird von den miteinander verbundenen Takteingängen der 'Flipflops 256 bis 258 gebildet. Die miteinander verbundenen Eingänge -J, K des ersten Flirjflon3 256 liegen auf L-Signal, während die Eingänge J, K des zweiten FIinfIons 257 mit dem Ausgang Ql des ersten FliofloDs 256 verbunden sind. Die Eingänge J, K "des dritten Flipflops 258 liegen schließlich am Ausgang eines UND-Gatters 259 j dessen Eingänge mit den Ausgängen Ql der beiden Flipflops 256, 257 in Verbindung stehen.

Der Endstand-Soeicher 123 enthält drei D-Flipfloos 260, 261, 262, deren Ausgänge Ol den Binärzahlenausgang g3 des Dividierer.s bilden. Die Eingänge D der D-Flipflons 260 bis 262 sind mit den Ausgängen Ql der JK-PIiDfIons 256 bis 258 verbunden. Die Takteingä'nge der D-Flipfloos 260 bis 262 sind miteinander verbunden und bilden den %ernahmeeinrang H des Endstand-Sneichers 123.

309851/0045

- 65 -Robert Bosch GmbH R. 895 L^:k/Dr

Das Synchronisiergatter 120 enthält eingangsseitig ein erstes JK-Flipflop 263, das als D-Flipflon beschaltet ist, indem zwischen seinen Eingängen J, K eine Umkehrstufe 26Ί angeordnet ist. Dem Eingang J des ersten Flipflops 263 wird die Ausgangsfrequenz f3 des Inrouls-Drehzahlgebers kl (s. Fig. 1) zugeführt. An dpn Ausgang Ql des ersten JK-Flipflops 263 ist ein Eingang J eines zweiten JK-FliDfloos 265 angeschlossen. Die Takteingänge der beiden Flipflops 263» 265 sind miteinander verbunden und liegen an einer Eingangsklemme 12I₅ der die Untertaktfrequenz fö3 zugeführt wird. Ein erstes UND-Gatter 266 ist mit seinen Eingängen an die Klemme 12I₁ an den Ausgang Ql des ersten Flipflops 263 und an den Ausgang 02 des zweiten Flipflops 265 angeschlossen. Ein zweites UND-Gatter 267 liegt mit seinen Eingängen am Ausgang Ql des zweiten Flipflops

265 und an der Klemme 121. Der Ausgang des ersten UliD-Gatters

266 ist zum Übernahmeeinrang H des Endstand-Speichers 123 geführt, während der Ausgang des zweiten UND-Gatters 267 an den Rücksetzeingang R des Vorwärts-Zählers 122 angeschlossen ist.

Zur Erläuterung der Funktionsweise des Synchronisiergatters 120 dient die Fig. I¹Ib, in der die einzelnen Impuls züge mit f und der Bezugszahl der zugehörigen Stufe bezeichnet sind. Es ist beispielshalber angenommen, daß in einem Zeitpunkt tl'l ein Impuls der Frequenz f3 beginnt. Dieser Impuls wird mit der Rückflanke des nächstfolgenden Untertaktimpulses f03 auf das erste Flipflop 263 übertragen. Dieses gibt deshalb in der Folgezeit an seinem Ausgang Ql ein L-Signal ab, das auch am Eingang J des zweiten Flipflops 265 liegt. Mit der Rückflanke des nächsten Untertaktimpulses f03 (des zweiten nach Beginn des Impulses f3) wird dann auch das zweite Flipflop 265 so gekippt, daß an seinem Ausgang Ql ein L-Signal liegt.

Die beiden UND-Gatter 266 und 267 werden von je einem Flipflopausgang und von der Klemne 121 gesteuert. Wenn im Zeitpunkt tl5

309851/0045 - 66 -

- 66 Robert Bor.ch GmbH R. 895 3k/Dr

der zweite Untertaktirr-puls fO3 nach Beginn des Impulses f3 einsetzt, dann liegen an allen drei Eingängen des ersten UND-Gatters 266 L-Sipnale, so daß diese für die Dauer des UntertaktiniOulses fO3 ein L-Signal an den Übernahme ei η n-.anp, H des Endstand-Speichers 123 abgibt. Mit der positiven Planke des Impulses f266 übernehmen die drei D-Flipflops 260 bis 262"die an den Ausgängen der JK-Flipflops 256 bis 258 liegenden Signale; der Endstand des Vorw^K"rt3-Zählers 122 w: rd also in den Endstand-Speicher 123 übernommen. Bein nächstfolgenden Taktimpuls ist das zweite Flipflop 265 resetzt und gibt an seinen Ausgang Q2 ein O-Signal ab. Deshalb kann das U'iD-Gatter 266 keine weiteren übernahmeimpulse mehr abgeben.

Beim nächsten Untertaktimpuls f03, der im Zeitpunkt tl6 beginnt, liegen an beiden Eingängen des zweiten UND-Gatters L-Signale. Das UND-Gatter 267 gibt .deshalb einen Impuls f267 ab, der den Rücksetzeingimgen R der Flipflops 256 bis 258 zugeführt wird. Die Rücksetzeinp^Hnge R haben Vorrang vor den Eingängen J, K, so daS jetzt nach tl6 alle Flipflops 256 bis 258 in ihre Ruhelape zurCJckgekippt sind und an ihren Ausgängen Ql O-Signale abgeben. Zwischen tl6 und tl7 gibt das zweite UND-Gatter 267 weitere Rücksetzimpulse ab, weil es im Gegensatz zum ersten UND-Gatter 266 nur zwei Eingänge aufweist. Diese zusätzlichen Rücksetzinpulse haben keinen Einfluß auf die Wirkungsweise des Dividierers. In der Zeit nach tl7 zählt der Vorwärts-Zähler 122 wieder bei Null anfangend die Impulse der Frequenz f21.

Wie es schon oben anhand der Fig. 6 erläutert vmrde, ist der Endstand g3 des Vorwärts-Zählers 122 prooortional zum Quotienten f21/f3, weil der Vorwärts-Zähler 122 bis zum Rücksetzen umso weniger Impulse f21 zählen kann, je größer die Frequenz f3 ist.

309851/0046

- 67 -

- 67 Robert Do3ch GmbH R. 895 Sk/Dr

Nach dem Ende eines Impulses f3 (ini Zeitpunkt tl7) werden die beiden Flipflons 263, 265 im Svnchronisiergatter von der Rückflanke des nächstfolgenden Untertaktiir.pulses fO3 wieder zurückgesetzt, no daß das Synchronisiernatter 120 wieder in seinem Ausgangs zustand ist. Der .Schaltplan nach Fig. 1^a für das Synchronisiergattor 120 ist nur als Beispiel angegeben. Sine etwas geringere Zeitverzögerung zwischen Übernahme in den Endstand-Speicher 123 und Rücksetzen des Vorwärts-Zählers ergibt sich, wenn den Takteingang des zweiten Flipflops mit der Untertaktfrequenz fO^ (s. FiR. lib) steuert. Eine Erweiterung der in Fig. 14a dargestellten Schaltung auf 8bit-Zähler ist einfach möglich, indem man die Stufenzahl des Zählers 122 und des Speichers 123 erhöht.

In Fig. 15 ist ein Teil des Schaltplanes des Dekodierers ¹A8 dargestellt, der in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung verschiedene. BinSrzahlen abgibt. Die beiden Schalter 46, 47 sind als Umschalter ausgebildet, von denen je einer der feststehenden Kontakte über einen Widerstand 268 bzw. 269 mit einer Klemme 270 verbunden ist, die L-Signal führt. Die beiden anderen feststehenden Kontakte sind mit Masse - d.h. O-Signal - verbunden. Die beweglichen Kontakte der ■ Umschalter 46, 47 liegen an je einem Eingang eines UND-Gatters 271, 272. Sin weiteres UND-Gatter 273 ist mit seinem ersten Eingang an die Kleirne 270 angeschlossen. Die Ausgänge der drei UND-Gatter 271 bis 273 sind zu Eingingen eines ODER-Gatters 274 geführt, dessen Ausgang eine Stelle der Binär-•zahl g5 abgibt.

Die freien Eingänge der UND-Gatter. 271 bis 273 werden auf 0-Signal oder L-Signal gelegt, je nachdem, welchen V/ert die BinHrstelle am Ausgang des ODER-Gatters 27*1 annehmen soll. Beim Au^führun<*sbeispiel weist die Bin'-'rzahl g5 drei'Stellen auf, so daf^ auch die Schaltungsanordnung nach Fi^. 15 dreinal

309851./0(US - 68 -

Robert Bosch GmbH R. 895

Stuttgart

parallel vorgesehen werden nuß.

Bei der praktischen Ausführung der Schaltung nach Fig. 15 können allerdings die UND-Gatter 271 bis 273 alle eingespart v/erden. Ein UND-Gatter kann ganz weggelassen werden, wenn an seinem freien Eingang ein O-Signal liegen müßte. Umgekehrt kann ein UND-Gatter durch eine Drahtverbidung ersetzt werden, yenn an seinem freien Eingang ein L-Signal liegt. Aus diesem Beispiel ist einfach zu ersehen, wie man von einer gewünschten Schaltungsverknüpfung zu einem Verdrahtungspeicher gelangt, in dem Binärzahlen durch Schaltungsverbindungen erzeugt werden. Der Verdrahtungsspeicher, der nach Fig. 15 konstruiert werden kann, läßt sich auch durch einen Speicher mit einer Diodenmatrix ersetzen.

In Pig. l6a ist" der Schaltplan eines Spannungs-Frequenz-Wandlers dargestellt, wie er für die Baugruppen 39, 37 und 67 nach den Figuren 1 und 3 verwendet werden kann. Man kann einen solchen Spannungs-Frequenz-Wandler auch als vereinfachten Analog-Digital-Wandler bezeichnen, weil er eine Analop/-Eingangsspannung in eine digitale Information, nämlich eine Impuls folge frequenz umsetzt. Die Schaltung nach Fig. 16a enthält eingangsseitig einen ersten Operationsverstärker 275» dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 276 mit einer Singangsklemme 277 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des ersten Operationsverstärkers 275 liegt über einen Widerstand 278 air: Abgriff eines aus zwei Widerständen 279, bestehenden Spannungsteilers. Im Gegenkonplungspfad de3 Operationsverstärkers 275 liegt zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang ein Integrierkondensator 28l. Parallel zum Integrierkondensator 28l.ist die Emitter-Kollektor-Strecke eines npn-Transistor3 282 geschaltet.

Ein zweiter Operationsverstärker 283 ist mit seinem inver-

309851/0045 _Cn

— h Q —

ORIGINAL INSPECTH)

- 69 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

tierenden Eingang über einen VJiderstand 28^ an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 275 angeschlossen. Der nichtinvertierende Eingang des zweiten Operationsverstärkers 283 ist über einen Widerstand 285 niit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden, der aus zwei Widerständen 286, 28? besteht. Der Ausgang des zweiten Onerationsverstärkers 283 bildet gleichzeitig den Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers. Dieser Ausgang ist v/eiterhin über einen Widerstand 288 mit der Basis des Transistors 282 verbunden.

Die beiden Spannungsteiler 279, 280 bzw. 286, 287 liegen jeweils zwischen einer Plusleitung 2fi9 und einer Minusleitung 29O. D:'e Basis des Transistors 282 steht über einen Kondensator 291 in Verbindung mit der Minusleitung 29O.

Der erste Operationsverstärker 275 bildet zusammen mit dem Integrierkondensator 281 einen Integrierer. V.'enn die Eingangsspannung, die in eine proportionale Frequenz umgesetzt werden soll, an der Klenme 277 höher ist als die Abgriffsspannung des Spannungsteilers 279, 280, dann integriert der Operationsverstärker 275 in negativer Richtung mit einer Steigung, die proportional zur Differenz der Spannungen an de.n beiden Eingängen des Operationsverstärkers 275 ist. In einem Zeitpunkt tl8 wird die Spannung am Ausgang des ersten Operationsverstärkers- 275 niedriger als die Abgriffspannung des Spannungsteilers 286, 287. Da der zweite Operationsverstärker 285 eine hohe innere Verstärkung aufweist und nicht gegengekoppelt ist, arbeitet er al3 Komparator. Seine Ausgangsspannung springt daher im Zeitpunkt tl8 schlagartig in positiver Richtung.

Dadurch wird der Transistor 282 leitend und entlädt den aufgeladenen Integrierkondensator 28l wieder. Der Kondensator 291 bildet im Zusammenwirken mit dem Widerstand 288 ein Zeitverzögerungsglied, das dafür sorgt, daß der Transistor 282 hin-

309851/0045 ~ ⁷⁰ ~

- 70 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

reichend lange leitend bleibt, um den Kondensator 2 Bl vollständig zu entladen. Nach der Entladung de3 Integrierkondensator3 281 ließt die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers 275 wieder höher als die Abgriffsspannung des Spannungsteilers 286, 237, so daß der zweite Operationsverstärker 233 wieder ein O-Signal abgibt. Der ganze Vorrang wiederholt sich.in der Folrezeit periodisch. Die Wiederholfrequenz ist dabei abhängig von der Steigung, mit welcher der Integrierer 275» 281 in negativer Richtung integriert.

Da diese Steigung, wie schon erwähnt, von der Eingangssnannung an der Klemme 277 abhängt, ist die Ausgangs frequenz f283 proportional zur Abweichung der an der Klemme 277 liegenden Spannung von der Abgriffspannung des Spannung3tellers 279» 2 30. Durch die Schaltung nach Fig. 16a ist also ein Spannungs-Frequenz-Wandler mit einfachen Mitteln realisiert.

Es sind jetzt alle Baugruppen der Schaltungen nach den Figuren und 6 beschrieben. Der Frequenz-Umsetzer 68 ist, wie schon erläutert, eine vereinfachte Version eines Dividierers und kann deshalb ebenfalls nach Fig. l**a aufgebaut werden. Der Frequenz-Zahlen-Wandler 132 nach Fig. 7 kann nach Fig. 9a aufgebaut werden, wobei allerdings das NOR-Gatter 107, da3 zur Erzeugung der konstanten Verschiebungsfrequenz fl5 dient, nicht vorgesehen zu werden braucht. Die Ausfilhrungsbeispiele nach den Figuren 8a bis 8c enthalten zusätzlich zu den Baugruppen des ersten Ausführungsbeispiels nur noch weitere Multiplizierer, Subtrahierer, Summierer und Zeitrasterstufen. Die Schaltpläne derartiger Baugruppen sind beim ersten Ausf^flhrungsbeispiel eingehend erläutert.

Durch die oben beschriebene Erfindung v/erden die eingangs gestellten Aufgaben gelöst. Die Eingangsgrößen werden der"Rechenschaltung als digitale Information zugeführt. Als Darstellungs-

309851/0045

- 71 Robert Bosch GmbH R." 895 3k/Dr .

form für die digitale Information ist im allgemeinen nicht die Binärzahl, sondern die Frequenz gewählt. Dadurch vermindert sich einerseits die Zahl der erforderlichen Eingangsleitungen, die von den verschiedenen Meßstellen zur Rechenschaltung führen. Andererseits verändern einzelne Störimpulse die Meßfrequenzen nur ganz geringfügig, während bei der übertragung von Binärzahlen die Gefahr bestünde, daß der gleiche Störimpuls alle übertragungleitungen gleichzeitig stört und dadurch die Binärzahl erheblich verfälscht. Das in der Kraftfahrzeug-Elektronik besonders wichtige Problem der Störsicherheit ist deshalb in optimaler Weise gelöst.

Weiterhin enthalten die einzelnen Baugruppen der Rechenschaltung nur logische Gatter, Kippstufen, Zähler und Speicherschaltungen. Es ist deshalb tiberflüssig, bei der Fertigung de:." Rechenschaltung irgendwelche Apgleicharbeiten vorzunehmen. Dadurch wird der Fertigungsvorgang gegenüber Analog-Rechenschaltungen v/es ent lieh vereinfacht und verbilligt.

Die einzelnen Schaltpläne mögen bei oberflächlicher Betrachtung wesentlich komolizierter aussehen als entsprechende Schaltpläne von Analog-Rechenschaltungen. Das bedeutet allerdings noch längst nicht, daß die gesamte digitale Inkrementrechenschaltung mehr Platz beansprucht und in der Fertigung teurer ist als eine gleichwertige Analog-Rechenschaltung. Es können nämlich weitestgehend Baugruppen verwendet werden, die einen hohen Integrationsgrad aufweisen. So wird z.B. bei der Schaltung nach Fig. 5a für den Teilerzähler •113 und das Teilergatter UM ein einziger integrierter Baustein verwendet, der einen 6 bit-Teilerzähler samt dem zugehörigen Teilergatter enthält. Bei einer Fertigung in größeren Stückzahlen ist es auch ohne weiteres möglich, z.B. einen kompletten Frequenz-Zahlen-Wandler in einem einzigen integrierten Baustein unterzubringen.

309851/0046

- 72 -

Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

Auch die Mehrfachausnutzung des zentralen Teile,rzählera 136 wirkt sich als wesentliche Vereinfachung auf den Schaltungsaufbau aus. Es soll hier ausdrücklich erwähnt werden, daß die Schaltpläne nach den Figuren 9 bis lfi lediglich als Heispiele aufzufassen sind. Es ist ohne weiteres möglich, andere Multiplizierschaltungen zu verwenden, welche die Multiplikation zweier Digitalwerte erlauben. Auch f^;ir die Zeitrasterstufen sind in der obigen Beschreibung verschiedene Ausführungsbeispiele angegeben, die je nach den Erfordernissen gegeneinander ausgetauscht v/erden können. Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, mehr als vier verschiedene Untertaktfrequonzen zur Ansteuerung der Zeitrasterstufen zu verwenden.

Die verwendete digitale Inkrementrechenschaltung arbeitet im großen v;j e eine Analogrechenschaltung und im kleinen wie eine Digitalrechenschaltung. Bei anderen digitalen Rechenschaltungen ist es üblich, in diskreten Zeitpunkten das Ergebnis, d.h. die Einspritsseit, jeweils von Null an aus den einzelnen Eingabegroßen zu berechnen. Dieses Verfahren ist sehr genau und' erlaubt es, auch schnelle Änderungen der Einga'oegröSen sicher zu erfassen. Dafür muß aber ein erheblicher Schaltungsaufwand in Kauf genommen werden, der urso größer wird, je schneller die Schaltung arbeiten soll. Eine Analogrechenschaltung ändert gegen kontinuierlich ihren Ausgangswert, wenn sich die Eingangsgrößen ändern. Genau dieses Verfahren benützt auch die digitale Inkrenentrechenschaltung, wenigstens soweit es die höchsten Stellen der Binärzahlen (most significant bits) betrifft. Man sieht dies besond:rs deutlich an Frequenz-Zahlen-V'andler 57 nach Fig. 5a. ■Solange sich die Ei η gan gs rv ^#r5 ße , d.h.die Frequenz fl, nicht ändert, behält der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 101 seinen Zählerstand bei. Der Vorwcärts-Rückwärts-Zähler zählt also nicht - wie dies bei anderen digitalen Rechenschaltungen üblich ist - immer wieder von Null an aufwärts, bis er seinen Zählerstand erreicht. Dadurch wird entweder Zählzeit eingespart, oder es kann die Zählfrequenz herabgesetzt werden. Die digitale Inkrementrechenschaltung arbeitet allerdings wesentlich genauer als eine entsprechende- Analogrechenschaltung, weil das Zählergebnis des Vorwärts-Rüc'.cw'irts-

309851/0045 - ⁷¹ -

- 73 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

Zahlers 101 auf 8 bits genau berechnet wird. Das entspricht einer Genauigkeit von 0,4 Prozent, die sich mit Analogrechenschaltungen im Kraftfahrzeug kaum erreichen läßt. Die digitale Inkrernentrechenschaltungstechnik erlaubt es dagegen, den Vorwirts-Rückwärts-Zähler mit noch mehr Zählstufen auszustatten und damit die Genauigkeit noch weiter zu erhöhen.

Die Abhängigkeit des Rechenergebnisses, d.h. der Einspritzzeit Tl, oder der pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffmenge von den einzelnen Eingangsgrößen, wie Luftdurchsatz und Motorblocktemperatur usw. ist im allgemeinen nicht linear. Die entsprechenden' Zusammenhänge müssen für jede einzelne Brennkraftmaschine exoerimentell ermittelt und als Kennlinienfelder aufgezeichnet werden. Die einzelnen nichtlinearen Kennlinienfelder werden in den Interpolartoren nachgebildet. Bei der Berücksichtigung der Spannung des Bordnetzes hat es sich als unnötig erwiesen, einen eigenen Interpolator vorzusehen, da der Gesamteinfluß der Bordnetzspannung auf die Einspritzzeit bzw. Sinspritzmenge kleiner als 10 Prozent ist. Der Frequenz-Umsetzer 68 bildet deshalb eine lineare Kennlinie nach, ohne daß ein größerer Fehler in der Einspritzzeit auftreten könnte.

Die Form der Kennlinie wird in den einzelnen Interpolatoren durch den Konstantenspeicher und den Steigungssneicher-, sowie durch den Intervalldekodierer gespeichert. Durch die Intervallaufteilung und durch die Zuordnung von Konstantenwerten und Steigungswerten zu den einzelnen Intervallen wird die jeweilige Kennlinie durch aneinandergereihte Geradenstücke angenähert. Die Genauigkeit ist dabei besser als 0,5 Prozent.

Die ersten beiden Ausführungsbeisniele nach Fig. 3a und 3b ermöglichen nur eine Steuerung der Einspritzzeit bzv/. der Einspritzmenge. Deshalb ist es notwendig,: die Steuerschaltungen nach Fig. 3a und 3t> für eine möglichst große Genauigkeit auszulegen, wenn man gleichzeitig mit der Einspritzsteuerung eine gute Abgasentgiftung erreichen will. Die Anforderungen

309851/0045 _ _7h _

Robert Bosch GmbH R. 895 3k/Dr

an die Genauigkeit der Steuerschaltung sind bei den Ausführungsbei· spielen nach den Figuren 8a bis 8c nicht so groß, v;eil ein in der Steuerschaltung ungenau berechneter V/ert der Frequenz f7 noch durch den Luftzahl-Rejrelkreis korrigiert wird. Der Schaltung;?aufv/and ist deshalb bei den Au^führungsfoei spielen nach den Figuren 8a bis 8c nur unwesentlich größer als beim ersten Ausführungsbeisrdel. Die Entgiftung der Abgase kann auf jeden Fall bei den drei letzten Ausführungsbeispielen weiter getrieben werden als beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung rißt sich bei geeigneter Umdinenslonierung auch zur Steuerung bzw. Regelung des Zündzeitpunktes und des öffnungs- sowie Schließzeitpunktes der Einlaß- und Auslaßventile der Brennkraftmaschine einsetzen. Auch eine Anwendung bei der elektronischen Getriebesteuerung ist möglich.

- 75 -

309851/004$

Claims (1)

1. - 75 - ,
   Robert Bosch GmbH . -R. 895 Sk/Dr

   Ansprüche

   teuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einen im Ansaugrohr angeordneten Luftdurcnsatzmesser und mit einer Rechenschaltungjdie zur Steuerung wenigstens eines Einspritzventils in Abhängigkeit vom' Luftdurchsatz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdurchsatzmesser (25, 26) einen Oszillator (28) steuert, dessen Ausgangsfrequenz vom Luftdurchsatz abhängt und daß die Rechenschaltung als digitale Inkrementrechenschaltung (digital differential analyzer) ausgebildet ist, die wenigstens einen eingangsseitigen Frequenz-Zahlen-Wandler (57, 60) und wenigstens einen als Speicher für Kennlinienfelder der Brennkraftmaschine dienenden Interpolator (58, 6l) enthält.

   2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffzumessung intermittierend arbeitende Einspritzventile (29, 30) vorgesehen sind und daß zur Steuerung der Einspritzventile (29, 30) ein Frequenz-Zeit-Wandler (70) vorgesehen ist, den die Ausgangsfrequenz (fll, f21) wenigstens eines Interpolators (58, 6l) zuführbsr ist.

   3. Stcuereinric'ntung nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffzunessung kontinuierlich arbeitende Einspritz-

   309851/0045 - 76 -

   Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart _Λ

   ventile (29, 30) vorgesehen sind und daß den elektrischen PJ in gingen der Einsnritzventile (29, 30) die Ausgangsfrenuenz

   (fll, f21) wenigstens eines Interpolators (58, Gl) zufihrbar ist

   4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüchel bis 3, dadurch gekennzeichnet, da'³) mit dem Motorblock der Brennkraftmaschine (20) ein Temperaturfühler (38) in thermischer¹ Kontakt steht, daß der elektrische Ausgang des Temperaturfühlers

   (38) an den Eingang eines Spannungs-Frequenz-V.'andlers

   (39) anneschlossen ist, daß der Ausgang des Oszillators (28) mit einem ersten Frequenz-Zahlen-V'andler (57) und der Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers (39) mit einem zvieiten Frequenz-Zahlen-Wandler (60) verbunden ist.

   5. Steuereinrichtung nach Anspruch Ί , dadurch gekennzeichnet,

   daß jedem der Frequenz-Zahlen-Wandler (57»60) ein Interpolator (58,6l) nachgeschaltet ist.

   6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Interpolator (6l) und ein von der Kurbelwelle (¹JO) der Brennkraftmaschine (20) angetriebener Impuls-Drehzahlgeber (^D an zwei Einginge eines Dividierers

   (63) angeschlossen sind, daß die Ausränge des ersten Interpolators (58) und des Dividierers (63) mit zwei Eingängen eines ersten Multiplizierers (6Ί) verbunden sind und daß der Ausgang des ersten Multiplizieren (6*1) an Eingang

   309851/0045

   - 77 -

   - 77 Robert Bosch GmbH .R. 895 S'k/Dr

   des Frequenz-Zeit-Wandlers (70) liegt, dessen Ausgang zur Ansteuerung der Einsnritzventile (30,29) vorgesehen ist.

   7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgange der beiden Interpolatoren (58, 6l) mit zwei Eingingen des ersten Multiplizieren (6*0 verbunden s.ind und daß die Aus gangs frequenz des ersten Multiplizierers (6*J) den kontinuierlich arbeitenden Einspritzventilen (29, 30) zuführbar ist.

   8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Multiplizierer (6*0 ein zweiter Multinlizierer (65) nachgeschaltet ist, an dessen zv/eite'n Eingang ein von der Stellung einer Drosselklappe (2 3) beeinflußbarer Dekodierer (^ 8) angeschlossen ist.

   9. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß. den Magnet wicklungen (33» 32)"der Einspritzventile (29, 30) ein Summierer (69) vorgeschaltet ist, daß an den ersten Eingang des Summierers (69) der erste Multiplizierer (Sk) angeschlossen ist, daß an den zweiten Eingang des Summierers (69) ein Frequenz-Umsetzer (68) angeschlossen ist und daß dem Frequenz-Umsetzer

   (68) ein von der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeuges .

   309851/0045 -78-'

   - 78 Robert Bosch GmbH . R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart .. 22269 A 9

   beeinflußbarer Spannungs-Frequenz-Wandler (67) vorgeschaltet ist.

   10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, da^ in einer Ab gas-Sammelleitung (35) der Brennkraftmaschine (2Q) ein Sauerstoff-Meßfühler (35) angeordnet ist, dessen Ausgang über einen Spannungs-Frequenz-Wandler (37) mit einem weiteren Eingang (f6) der Rechenschaltung verbunden ist.

   11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftzahl (1) des der Brennkraftmaschine (20) zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches ein Regelkreis mit einem zum Sollwert-Istv/ert-Vergleich dienenden Subtrahierer (ISO) vorgesehen ist und daß an einen ersten Eingang des Subtrahierers (I60) der Spannungs-Frequenz-Wandler

   (37) sowie an den zweiten Eingang des Subtrahierers (16O) ein Sollwertgeber angeschlossen ist. (Fig. 8a)

   12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber als Multiplizierer (161) ausgebildet ist (Fig. 8a)

   13. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Subtrahierer (I6O) ein Integralregler (Ip7) nachgeschaltet ist.

   309851/0045

   - 79 Robert Bosch GrrbH R. 895 Sk/Dr

   stuttgart 2 2 269 A

   14. Steuereinrichtung nach Anspruch 13 j dadurch gekennzeichnet, daß der Integralregler als Vorw'Jrts-Rückwärts-Zähler (157) ausgebildet ist.

   15. Steuereinrichtung nach AnsDruch 13 oder 14, dadurch

   • gekennzeichnet, daß zwischen dem Subtrahierer (160) und dem Integralregier (157) ein Schwingungsunterdrücker (153) angeordnet ist.

   16. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 ois 15, dadurch gekennzeichet, daß dem Frequenz-Zeit-Vandler (70) ein Multiplizierer (I56) vorgeschaltet ist. daß der Ausgang des Integralreglers (157) an einen Eingang des Multiplizierers (I56) angeschlossen ist und daß dem zweiten Eingang des Multiplizierers (156) das Ausgangssignal des Multiplizierers (64) zuführbar ist.

   17. Steuereinrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten Eingang des Multiplizierers

   (156) der Ausgang des Summierers (69) angeschlossen ist. (Pig. 8a)

   18. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenz-Zeit-Wandler (70) ein Summierer (I65) vorgeschaltet ist und daß dem Summierer (165) die Ausgangssignale des Integralreglers (157) sowie des ersten Multiplizierers (64) zuführbar sind. (Fig. 8b)

   309851/0045 - 80 -

   Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   S uttgart 2226949

   19. Steuereinrichtung nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß zvrischen dem als Vorwärts-Rückv/Jirts-Zähler (157) ausgebildeten Integralregler und den Surrmierer (I65) ein Zahlen-Frequenz-Wandler angeordnet ist, der aus einen Teiler-Zahler (106) und einen Teilergatter (166) besteht.

   20. Steuereinrichtung nach Anspruch l8 ode.r 19 > dadurch gekennzeichnet j daß der Ausgang des Summierers (69) an den zvieiten Eingang des Summierers (I65) angeschlossen ist.

   21. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenz-Zeit-V'andler (70) zwei Eingänge (f7,f9) aufweist, daß an den ersten Eingang (f7) der Ausgang des Summierers (69) und an den zweiten Eingang (f9) der Ausgang des Zahlen-Frequqenz-Wandlers (iO6,l66) angeschlossen ist. (Fig. 8c)

   22. Steuereinrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 21,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplizierer (64,65,156 usw.) als Seriennultiplizierer ausgebildet sind und aus einem Teilerzähler (71) und einem Teilergatt.er (72) bestehen. (Fig. 4a)

   23. Steuereinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilergattor (72) aus einem Dekodierteil (87) und einem Frequenzsyntheseteil (88) besteht.

   309851/0045 ■ - 81 -

   Robert Bosch GmbH . R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart 2226949

   24. Steuereinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzsyntheseteil als Ausgangsgatter ein ODER-Gatter (95) enthält und daß an die Einginge des ODSR-Gatters (95) eine der Stufenzahl des Teilerz'ihlers (71) gleiche Anzahl von UND-Gattern angeschlossen ist.

   25. Steuereinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zä'hleingang (76) des Teilerz^!ihlers (71) den ersten Eingang des Multiplizierers bildet und daß der zweite Eingang des Multiplizierers als Binärzahleneingang (84,85,86) ausgebildet ist, dessen einzelne Binärotelleneingünge (84 bis 86) mit je einem Eingang eines UND-Gatters (92 bis 94) verbunden sind.

   26. Steuereinrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Dekodierteil (87) mehrere logische Gatter (89,9UJgI) enthält, die mit ihren Eingängen an die Ausgänge der einzelnen Stufen des Teilerzählers (71) und mit ihren Ausgiincen an Eingänge der UND-Gatter (92 bis 94) angeschlossen sind.

   27. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Zahlen-Wandler (57, 60) je einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (101) enthal-

   - 82 -

   309851/0045

   Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart 2226949

   ten, in dessen Rückführungskreis zwischen dem Binärzahlenausgang (gl) und dem Zähleingang (z) ein Zahlen-Frequenz-Wandler (102, 105) angeordnet ist. (Fig. 5a)

   28. Steuereinrichtung nach Ansnruch 27", dadurch gekennzeichnet, daA der Zahlen-Frequenz-VJandler als Serienmultiplizierer ausgebildet ist und einen zentralen Teilerzähler (106) sowie ein Teuerster (102) enthalt.

   29. Steuereinrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß den Zähleingang (z) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (-101) ein Subtrahierer (98) vorgeschaltet ist und daß dem Subtrahierer (98) das Eingangssignal (fl) des Frequenz-Zahlen-Wandlers (57) sowie die Ausgangsfrequenz des Teilergatters (102) zuführbar sind.

   30. Steuereinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daft den Eingängen des Subtrahierers (98) Zeitrasterstufen (97, 172) vorgeschaltet sind.

   31. Steuereinrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch

   gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Teilergatters (102) und dem Subtrahierer (98) ein Untersetzerfcähler (99) angeordnet ist.

   32. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31,

   309851/0045 - 83 -

   - 83 Robert Bosch GmbH ' , R. 895 Sk/Dr

   dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Subtrahierer (98) und dem Zähleingang (z) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (lOl) ein Schwingungsunterdrücker (100) liegt, der gleichzeitig zur Steuerung des Zählrichtungseinganges (d) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (101) vorgesehen ist.

   33. Steuereinrichtung nach einen der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teilergätter (102) zwei Frequenzausginge (fl2, fl3) aufweist, die zu Eingingen eines Summierers (103) geführt sind, und daß der Ausgang des Summierers (!03) mit dem Eingang des Subtrahierers (9B) verbunden ist.

   3*1. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer konstanten Verschiebungsfrequenz (fl5) ein Summierer (107) vorgesehen ist, dessen Eingänge an Ausgänge des zentralen Teilerzählers (106) angeschlossen sind, und daß die konstante Verschiebungsfrequenz (fl5) einem Eingang des Subtrahierers (98) zuführbar ist.

   35. Steuereinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daf?· dem Untersetzerzähler (99) ein Summierer (105) vorgeschaltet ist, an dessen Eingänge die Ausgänge der Summierer (103, 107) Vorzugspreise über Zeitrasterstufen (10¹I₁IOS) angeschlossen sind.

   309851/0CU5 " ⁸^ "

   Robert Bosch GrbII ' R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart 2 2269 A

   36. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Interpolator (58, 61) eingangsseitig einen Intervalldekodierer (110) enthält, dessen Eingang mit dem Ausgang (gl) des Vorwärts-Rückv/-*?rts-Z/ihlers

   (101) verbunden ist, und daß der Ausgang (gll) des Intervalldekodierers (110) mit Eingängen eines Konstantenspeichers

   (112) und eines Steigungsspeichers (115) verbunden ist.

   37. Steuereinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gegekennzeichnet, daß zur Erzeugung der in den einzelnen Intervallen (Il - 15) konstanten Anteile (Bl - B5) der zu interpolierenden Punktion ein Serienmultiplizierer vorgesehen ist, der aus dem zentralen Teilerzähler (106) und einem zweiten Teilergatter (111) besteht, und daß der Bin'irzahlenausgang (gl2) den Konstantenspeichers (112) an den Bir.'irzahleneingang des zweiten Teilergatters (111) angeschlossen ist.

   38. Steuereinrichtung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von in den einzelnen Intervallen (Il - 15) linear von der Eingangsfrequenz (fl) abhängigen Anteilen (fl3) ein Serienmultiplizierer vorgesehen ist, der aus einem Teilerzähler (113) und einem dritten Teilergatter (H¹I) besteht, daß der Zähleingang (z) des Teilerz^hlers

   (113) mit dem Frequenzausgang (fl3) des ersten Teilergatters

   (102) verbunden ist und daß an den 3inärzahleneingang de3 dritten Teilergatters (H¹I) der Ausgang (gl3) des Steigungsspeichers (115) angeschlossen ist.

   309851/0045 ^.

   Robert Bosch GmbH R. 895 Sx/Dr

   Stuttgart 2226949

   39. Steuereinrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, da¹³) die Ausgangsfrequenzen (fl7, fl8) des zweiten
   und des dritten Teiler?atters (111, H¹O vorzugsweise über
   Zeitrasterstufen (112, 113a) einem Summierer (H6) zuführbar sind, dessen Ausgang (fll) den Ausprang des Interpolators (58) bildet.

   40. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis

   39, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Untertakterzeuger (IO9) zur Versorgung der Zeitrasterstufen (97j

   108, Hi, 112, 113a) mit Untertaktfrequenzen (fOl vorgesehen ist. und daß der Untertakterzeüger (109) mit einer Vorzugspreise von einem Quarzoszillator erzeugten Taktfrequenz (fO) ansteuerbar ist.

   ¹Il. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis

   40, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitrasterstufe
   (97) eine Reihenschaltung zweier D-Flipflops (I67, 170) enthält, daß die Takteing^nge der beiden D-FlipfloDS (167, 170) mit der in einer Umkehrstufe (169) invertierten Untertakt- frequenz (fOl) ansteuerbar sind, daß den Eingang (D) des ersten D-Flipflops (167) die Eingangsfrequenz (fl) zuführbar
   ist und daß der Ausgang der ersten Zeitrastersfcufe (97) von
   einem NAND-Gatter (171) gebildet wird, dessen beide Eingänge mit dem Ausgang (Ql) des ersten D-Flipflops (167) und mit

   dem Ausgang (Q2) des zweiten D-Flipflops <170) verbunden sind, . 9a) 309151/0045 · ⁸⁶ ~

   - 86 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   M2. Steuereinrichtung nach einen der Ansprüche 31 bis ^l, dadurch gekennzeichnet, daß dem Unterset zers-ih ler (99) eine Zeitrasterstufe nächgeschaltet ist, deren Eingang von Eingang (D) eines dritten D-Flipflops (172) gebildet wird, daß der Takt ein trans des dritten D-^lipflops (17?) mit dem Ausgang der Umkehrstufe (169) verbunden ist und daß der Ausgang der den Untersetzerz^;4hler (99) nachgen ehalte ten Zeitrasterstufe durch ein NAND-Gatter (173) gebildet wird, dessen beide Einginge an den Eingang (D) und den Ausgang (Q2) des dritten D-Plipflops (172) angeschlossen sind.

   43. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis *J2, dadurch gekennzeichnet, daß als Subtrahierer (98) ein Antivalenzgatter (98) (EXCLUSIVE OR) vorgesehen ist, dessen beide Einginre mit den Ausbringen der Zeitrasterstufen (97 bzw. 172, 173) verbunden sind.

   M. Steuereinrichtung nach Ansnruch ^3, dadurch gekennzeichnet, daß ein NAND-Gatter (17¹I) mit seinem ersten Eingang an den Ausgang des Antivalenzgatters (98) und mit seinem zweiten Eingang an den Eingang der Umkehrstufe (I69) angeschlossen ist.

   15. Steuereinrichtung nach einem der Ansnrüciie 15 bis M, dadurch gekennzeichnet, daß der SchviinguncsunterdrHcker

   309SS1/0045

   - 87 -

   Robert Bosch GnbII R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart 2226949

   (158, 100) eingangssei tig ein viertes D-Flipf-lop (175) enthalt, dessen Eingang (D) mit den Eingang des Subtrahierers (98) verbunden ist, der negativ zu zählende Impulse aufnimmt, daß der Takteingang des vierten D-Flipflor>s (175) mit dem Ausgang des Subtrahierers (98) verbunden ist, daß ein zweites Antivalenzgatter (176) mit seinen beiden Eingingen an den Eingang (D) und den Ausgang (Q2) des vierten D-Flipflops (175) angeschlossen ist, daß ein NAND-Gatter (177) vorgesehen ist, dessen erster Eingang über eine Umkehrstufe (178) mit dem Takteingang des vierten D-Flipf'Lops (175) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zv.'eiten Antivalenzgatters (176) verbunden ist, daß der Ausrang des NAND-Gatters (177) mit dem ZMhleinang (z) und der Ausgang (Q2) des vierten D-Flipflops (175) mit dem Zählrich·¹· tungseingang (d) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (101) verbunden ist. ,

   Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis ¹IO, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingängen des Subtrahierers (93) gleich aufgebaute Zeitrasterstufen (167, 170, 171 bzw. 172a, 172, 173) vorgeschaltet sind.

   Steuereinrichtung nach Anspruch *J6, dadurch gekennzeichnet, daß der Subtrahierer (93) ausgangsseitig ein ODER-Gatter (298) enthalt, dessen Eingänge an zwei UNÖ-Gatter (291,.292) angeschlossen sind, und daß beide UMD-Gatter (291, 2?2) jeweils mit den Ausg'ingen (171, 173) beider Zeitra^terstufen verbunden sind, wobei jeweils einem Eingang jedes UND-Gatters

   3098S1JW** -

   Robert Bosch GmbH R. 805 Sk/Dr

   stattet 2226949

   (291, 292) eine Umkehrstufe (293, 294) verlos ehaltet ist.

   48. Steuereinrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, da" der Schwingunp-.sunterdrücker (100) ein JK-Flipflop (29^cj) enthält, dessen Einenge (J, K) mit don Ausg^;ing<->n der U:iD-Gatter (291, 292) verbunden sind, daß die Eingänge eines U"D-Gatters

   (296) mit dem Eingang (J) und dem Ausgang- (Ql) des JK-Flipflops (29"3) verbunden sind, daß Eingänge eines UMD-Gatters

   (297) an den Ein/rang (K) und den Ausgang (0,2) des JK-Plipflops (295) angeschlossen sind und daß die Ausginge der UND-Gatter (296, 297) zu den Eingängen des ODER-Gatters (298) geführt sind.

   49. Steuereinrichtung nach Ansoruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ODER-Gatters (298) mit dem Zähleingang (z) und der Ausgang eines der UND-Gatter (29f> oder 297) mit dem Zählrichtungseingang (d) das Vorv'irts-Rückwärt s-Zählers (101) verbunden ist.

   50. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis

   ^9, dadurch gekennzeichnet, daß dor erste Summierer (IQ'5) als NAND-Gatter ausgebildet ist.

   51» Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3^ bis 50, dadurch gekennzeichnet, da.'s der dritte Summierer (IO7)

   309851/0045

   - 89 Robert Bosch GmbH R, 895 Sk/Dr

   als NOR-Gatter ausgebildet ist, das einen zusätzlichen Ausblende ingang (197) aufweist und im Zusammenwirken mit einem ODER-Gatt'er ("08) gleichzeitig als dritte Zeitrasterstufe (108) vorgesehen ist.

   52. Steuereinrichtung nach einem der Anspräche 38 bis

   51, dadurch gekennzeichnet, daß als vierte Zeitra.~terstufe (ll'O ein UMD-Gatter (Ί4) vorgesehen ist, dessen erstem Eingang die Ausgangs frequenz (fl3) des ersten Teilergatters (102) zuführbar ist, v/ährend dem zweiten Eingang ein NOR-Gatter (195) vorgeschaltet ist, dessen Eingängen die Untertakt frequenzen (fOl, fO2) zUführbar sind.

   53. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis

   52, dadurch gekennzeichnet, daft der Intervalldekodierer (110) ausgangsseitig NAND-Gatter (231 bis 239) enthält, die mit ihren Eingängen gegebenenfalls über Umkehrstufen (232, 235, 2^0) an Aus gangs leitungen (228, 229, 230) angeschlossen sind, die den höchsten Binärstellen des Vorv/ärts-RückwSrts-Zählers (101) zugeordnet sind.

   54. Steuereinrichtung nach einem der Ansprache 36 bis

   53> dadurch gekennzeichnet, da^> der Konstantensneicher (112) und der Steigungssneicher O15) als Verdrahtungssoeicher ausgebildet sind. (Fig. 13)

   309851/0045

   Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart 2226949

   55. Steuereinrichtung nach einem dor Ansprüche 6 bis 5¹U dadurch gekennzeichnet, daß der Dividierer (63) einen Vorwärts-Zähler (122) enthält, dessen Binärzahlenaus.^anp an Eingänge eines Enrlstand-Sneichers (12.3) angeschlossen ist, daß den Zähleingang (z) des Vorvmrts-Zählers (122) die Ausgangs frequenz (f21) des zweiten Interpolators (6l) zuführbar ist, daß einem Synchronisier-Gatter (120) die Ausgangs frequenz (f3) des Impuls-Drehaahlgebers (Ίΐ) zuführbar ist, daß ein erster Ausgang des Synchronisier-Gatters (120) mit einem Rücksetzeingang (R) des VorwSrts-Zählers (122) verbunden ist und daß ein zweiter Ausgang des Synchronisier-Gatters (120) an einen Übernahneeingang (H) des Endstand-Speichers (123) angeschlossen ist. (Pig.

   56. Steuereinrichtung nach Anspruch 55, dadurch gegekennzeichnet, daß einem Synchronisier-Eingang (121) des Synchronisier-Gatters (120) die Untertaktfrequenz (fO3) zuführbar ist.

   57. Steuereinrichtung nach Anspruch 56, dadurch gegekennzeichnet, daß d&z Synchronisier-Gatter (120) zwei JK-Flipflops (263, 265) enthält, daß dem Eingang (J) des ersten Flipflops (263) die Frequenz (f3) direkt und dem Eingang (K) über eine Umkehrstufe (25U) zuführbar ist, daß der Eingang (J) des zweiten Fliofloos ('265) an den

   309851/0045

   - 91 Robert Bosch GmbH R. 895 Sk/Dr

   Ausgang (Ql) des ersten Flipflops (2β3λ angeschlossen ist und daß die beiden Eingänge (K) der Flipflops (263, 265) miteinander verbunden sind.

   '58. Steuereinrichtung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Takteing^nge der Flinflops (263, 265) mit dem Synchronisier-Eingang (121) verbunden sind, daß ein erstes UND-Gatter mit seinen Eingängen an den Synchronisier-Eingang (121) und den Ausgang (Ql) des ersten Flipflops (263) angeschlossen ist und daß ein zx-;eites UND-Gatter (267) mit seinen Eingingen a.m Ausgang (Ql) des zweiten Flipflops (265) und an Synchronisier-Singang (121) liegt.

   59. Steuereinrichtung nach Anspru'ch 58, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten UND-Gatters (266) mit dem Übernahme-Eingang (H) des Endstand-Speichers (123) und der Ausgang des zweiten UND-Gatters (267) mit dem Rücksetzeingang (R) des Vorwärts-Zählers (122) verbunden ist.

   60. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

   59, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dekodierer (48) die Ausgangssignale zweier Schalter (^5, ¹IS) zuführbär sind, von denen der erste (46) in der Leerlaufstellung der Dros-

   309851/00*5

   - 92 -

   Robert Bosch GmbH ' R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart

   selklarme (23) und der zweite (46) in der Vollar.tstellunr: der Drosselklinne betitigbar ist, und daß der Dekodierer (48) einen Verdrahtungsspeicher mit lorinchen Gattern (271 bis 27^0 enthält. (Fig. 15)

   61. Steuereinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis

   Go₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (28) als LC-Oszillator mit einer Spule (27) ausgebildet ist, daß ein Eisenkern (26) beweglich in der Spule (27) angeordnet ist und daB der Eisenkern (26) mechanisch mit einer Stauscheibe (25) verbunden ist, die im Ansaugluftstrom angeordnet ist.(Fig. 1)

   62. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

   61, dadurch gekennzeichnet, da.^p> der Frequenz-Umsetzer (68) als Dividierer ausgebildet ist, dem als Dividend die Untertaktfrequenz (fO2) und als Divisor die Ausgangs frequenz (f4) des Spannungs-Frequenz-Wandlers (57) zuführbar sind.

   63. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

   62, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenz-Zeit-Wandler (70) eingangsseit?.g einen Frequenz-Zahlen-Wandler (132) enthalt, und da⁰, der Ausgang des Frequenz-Zahlen-'..'ahdlers (132) über ein Übernahme-Gatter (".4O) an einen Rückw^rts-Zählc-r (I'll) ans chi ie r-b ar ist. (Fig. 7)

   303851/0045 "-³ ~

   Robert Boach Gir.bH R. 895 3k/Dr

   Stuttgart

   64. Steuereinrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, da¹⁵) der Rückv;".rts-Zähler C;l^l)jf aus der Reihenschaltunr mehrerer JK-Flipflops (l42 bis 14*1) besteht und daß den miteinander verbundenen Takteinr^-ngon der JX-Flipflons (142 bis 1'4¹O die Untertaktfrequenz (fO3) zuführbar ist.

   65. Steuereinrichtung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, da", die Ausgange (Q2) der JX-Flinflops (142 bis 144) an Eingänge eines UND-Gatters (I50) angeschlossen sind, daß der Ausgang des UND-Gatters (150) über eine Umkehrstufe (151) an einen.Eingang eines UND-Gatters (1^5) angeschlossen

   ■ ist, dessen anderem Eingang die Untertaktfrequenz (f03) zuführbar ist und daß der Ausgang des UND-Gatters (1'45) mit den Takteing'ingen der JK-Flipflops (l42 bis 144) verbunden ist.

   66. Steuereinrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß im Übernahne-Gatter (1^0) eine der Stufenzahl des Rückwärts-Zählers (l4l) gleiche Anzahl von UND-Gattern (147 bis 1*19) vorgesehen ist und daß die ersten Eingänge der UND-Gatter (147 bis 149) mit einem Schalter (150) verbunden sind, der von einem Nocken (151) synchron zur Kurbelwelle ndreh zahl dor Brennkraftmaschine auslösbar ist.

   67. Steuereinrichtung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Eingänge der UND-Gatter

   309851/0045 - 94 -

   ■Robert 3osch GmbH R. 895 Sk/Dr

   Stuttgart

   bis 1^9) nit dem Binärzahlenausgang des Vorworts-Rückw^!irts-Zählers (133) irc Frequenz-Zahlen-U'andler (132) verbunden sind.

   68. Steuereinrichtung nac:: Anspruch'66 oder 67, dadadurch gekennzeichnet, daß den zur Betätigung der Einspritzventile (29 j 30) dienenden Magne twick lunge η (32, 33) ein Leistungsverstärker (153) vorgeschaltet ist und daß der Leistunf-sverstärker (153) ■ eingansoseitig an den Ausgang eines JK-Flipflops (152) angeschlossen ist.

   69. Steuereinrichtung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß das JK-Flipflop 152 mit seinem Eingang (J) an den Schalter (150) und mit seinem Eingang (X) an den Ausgang des UND-Gatters (150) angeschlossen ist und daß dem Takteingang des JK-Flipflops (T52) die Untertaktfrequenz (f03) zuführbar ist.

   309851/0(UK